DE102017214387A1

DE102017214387A1 - forming tool

Info

Publication number: DE102017214387A1
Application number: DE102017214387.8A
Authority: DE
Inventors: Griet Reucher; Michael Bechtold
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2019-02-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug (10) zum Herstellen einer profilierten Fasermatte aus einem Fasermattenband (20) mit einer oberen und einer unteren Werkzeughälfte (11, 12), wobei die Werkzeughälften (11, 12) in der Schließlage einen dem späteren Profil der Fasermatte entsprechenden Formspalt einschließen und einem Spannrahmen, mit dem das Fasermattenband (20) beim Schließen der Werkzeughälften (11, 12) reibschlüssig nachführbar ist, in dem das Fasermattenband zwischen einer oberen Spannrahmenhälfte (13) und einer unteren Spannrahmenhälfte (14) geführt wird, wobei in abrasionsgefährdeten Bereichen der Spannrahmenhälften (13, 14) eine reibungsreduzierende Beschichtung (15.1) vorgesehen ist.

The present invention relates to a forming tool (10) for producing a profiled fiber mat from a fiber mat strip (20) having an upper and a lower mold half (11, 12), wherein the mold halves (11, 12) in the closed position a later profile of the fiber mat corresponding mold gap and a clamping frame with which the fiber mat belt (20) when closing the mold halves (11, 12) is frictionally traceable, in which the fiber mat strip between an upper clamping frame half (13) and a lower clamping frame half (14) is guided, wherein Abrasion-endangered areas of the clamping frame halves (13, 14) a friction-reducing coating (15.1) is provided.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum Herstellen eines profilierten Kunststoffbauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a forming tool for producing a profiled plastic component according to the preamble of patent claim 1.

Faserverstärkte Kunststoffe werden stets in technischen Bereichen eingesetzt, in denen hohe mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig niedrigen Bauteilgewichten erwünscht sind. Klassische Anwendungsfälle sind die Luftfahrtindustrie sowie der Bootsbau, bei denen verhältnismäßig geringe Stückzahlen gefertigt werden. In jüngster Zeit wird versucht, faserverstärkte Kunststoffe auch im Automobilbau zu etablieren. Durch die im Automobilbau notwendigen hohen Stückzahlen und die kurzen Taktzeiten in der Fertigung ergeben sich neue Anforderungen an die Fertigungsprozesse von faserverstärkten Kunststoffen. Im Zuge der Automatisierung der Fertigungsprozesse hat sich das Resin-Transfer-Molding-Verfahren als eine besonders günstige Alternative zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffe etabliert. Bei diesem Verfahren wird eine Fasermatte verwendet, die optional vorgeformt werden kann. Das Vorformen erfolgt in einem Umformwerkzeug, bei dem die Matte aus einer im Wesentlichen zumindest ebenen Form in eine unebene, zweidimensional oder dreidimensional profilierte Form überführt wird. Die vorgeformte Fasermatte wird dann in ein sogenanntes RTM-Werkzeug eingebracht und mit einem Kunststoff, der die spätere Harzmatrix des faserverstärkten Kunststoffbauteils bildet, infiltriert.Fiber-reinforced plastics are always used in technical areas where high mechanical properties and low component weights are desired. Classic applications are the aerospace industry and boatbuilding, where relatively small quantities are manufactured. Recently, attempts have been made to establish fiber-reinforced plastics in the automotive industry as well. Due to the high volumes required in the automotive industry and the short cycle times in production, new demands are placed on the production processes of fiber-reinforced plastics. In the course of automating the manufacturing processes, the resin transfer molding process has become established as a particularly favorable alternative to the production of fiber-reinforced plastics. In this method, a fiber mat is used, which can optionally be preformed. The preforming takes place in a forming tool, in which the mat is transferred from a substantially at least planar shape into an uneven, two-dimensional or three-dimensionally profiled form. The preformed fiber mat is then introduced into a so-called RTM tool and infiltrated with a plastic which forms the later resin matrix of the fiber-reinforced plastic component.

Vor allem wenn als Fasermaterial der Fasermatte Carbon verwendet wird, treten starke Verschleißeffekte an den verwendeten Werkzeugen auf. Die abrasive Verschleißwirkung entsteht dabei an sämtlichen Kontaktstellen, an denen die Fasermatte mit dem Umformwerkzeug oder dem RTM-Werkzeug in Berührung kommt. Mit der Zeit führt dieser Verschleiß dazu, dass im Bereich der Kontaktstellen das Ist-Maß von dem Soll-Maß abweicht, was erheblichen Einfluss auf das spätere Bauteilmaß und auf die Stabilität und Reproduzierbarkeit des Herstellprozesses hat.Especially when fiber material is used as the fiber mat carbon, strong wear effects on the tools used. The abrasive wear effect occurs at all contact points where the fiber mat comes into contact with the forming tool or the RTM tool. Over time, this wear causes the actual dimension to deviate from the desired dimension in the region of the contact points, which has a considerable influence on the later component dimension and on the stability and reproducibility of the production process.

Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein Werkzeug anzugeben, bei dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Es ist eine spezielle Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug anzugeben, welches sich durch hohe Verschleißunempfindlichkeit auszeichnet.Based on this prior art, the present invention has the object to provide a tool in which the disadvantages of the prior art are overcome. It is a specific object of the invention to provide a tool which is characterized by high wear insensitivity.

Diese Aufgabe wird mit einem Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den hiervon abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved with a tool having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments are given in the dependent claims.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Umformwerkzeug zum Herstellen einer profilierten Fasermatte aus einem Fasermattenband vor. Das Umformwerkzeug umfasst dabei eine obere und eine untere Werkzeughälfte, wobei die Werkzeughälften in einer Schließlage einen dem späteren Profil der Fasermatte entsprechenden Formspalt einschließen. Darüber hinaus umfasst das Umformwerkzeug einen Spannrahmen, mit dem das Fasermattenband beim Schließen der Werkzeughälften reibschlüssig nachführbar ist, in dem das Fasermattenband zwischen einer oberen Spannrahmenhälfte und einer unteren Spannrahmenhälfte geführt wird. In abrasionsgefährdeten Bereichen der Spannrahmenhälften ist jeweils eine reibungsreduzierende Beschichtung vorgesehen. Dadurch kann die abrasive Verschleißwirkung von Carbon-Fasern während des Handlings bzw. während des Preformens an sämtlichen Kontaktstellen des Spannrahmens bzw. ggf. von Spannrahmen-Einlegern reduziert werden, so dass ein stabiles Spannen des Preforms, d. h. des Fasermattenbandes, und ein stabiler Prozess realisiert werden kann. Indem die Geometrie des Spannrahmens verschleißresistent aufrechterhalten wird, kann eine stabile Spannung in dem Fasermattenband erzeugt werden, die zu einem stabilen Preformbeschnitt führt, wodurch Nacharbeiten reduziert werden.To solve this problem, the invention proposes a forming tool for producing a profiled fiber mat from a fiber mat strip. The forming tool comprises an upper and a lower mold half, the mold halves enclosing a mold gap corresponding to the later profile of the fiber mat in a closed position. In addition, the forming tool comprises a clamping frame, with which the fiber mat strip is frictionally traceable when closing the mold halves, in which the fiber mat strip is guided between an upper clamping frame half and a lower clamping frame half. In abrasionsgefährdeten areas of the clamping frame halves a friction-reducing coating is provided in each case. As a result, the abrasive wear effect of carbon fibers during handling or during preforming can be reduced at all contact points of the clamping frame or, if applicable, of clamping frame inserts, so that a stable clamping of the preform, i. H. of the fiber mat tape, and a stable process can be realized. By maintaining the geometry of the tenter frame resistant to wear, a stable tension can be created in the fiber mat band resulting in a stable preform trim, thereby reducing reworking.

Darüber hinaus kann zwischen den Werkzeughälften das Fasermattenband umgeformt werden, durch Überführen der Werkzeughälften in eine Schließstellung, wobei in abrasionsgefährdeten Bereichen der Werkzeughälften ebenfalls eine reibungsreduzierende Beschichtung vorgesehen ist.In addition, between the tool halves, the fiber mat strip can be reshaped by transferring the tool halves into a closed position, wherein a friction-reducing coating is also provided in abrasion-prone areas of the tool halves.

Weiterhin kann die reibungsreduzierende Beschichtung im Bereich von Klemmkanten der Umformwerkzeughälften ausgebildet sein.Furthermore, the friction-reducing coating can be formed in the region of clamping edges of the forming die halves.

Die Beschichtung kann als eine Graphit-Beschichtung bzw. Diamant-Beschichtung, insbesondere als eine Diamant-Beschichtung die durch chemische Dampfphasenabscheidung (CVD) erzeugt wird, als eine Titan-Oxid-Beschichtung, als eine Silizium-Beschichtung oder als eine Polymer-Beschichtung, insbesondere eine Teflon-Beschichtung, ausgebildet sein. Durch die Verwendung einer Diamant-Beschichtung kann in den Kontaktzonen zwischen dem Werkzeug und der Kohlenstofffaser eine Verschleißreduzierung erzielt werden. Dadurch wird eine Standzeitverlängerung des Spannrahmens erreicht. Diamant-Beschichtungen im Sinne dieser Erfindung zeichnen sich durch eine Härte im Bereich von ca. 10000 HV (Härte nach Vickers) aus. Der Reibungskoeffizient liegt im Bereich von 0,1 bis 0,3. Das Elastizitätsmodul liegt in der Größenordnung von 1140 GPa (Gigapascal). Die thermische Leitfähigkeit liegt in der Größenordnung von 2000 W/Km. Die Wärmedehnung liegt in der Größenordnung von ca. 1,3 10^-6K^-1. Die Temperaturbeständigkeit liegt im Bereich von ca. 700°C. Die Substratanbindung ist kovalent und die Anbindung ist sehr stark. Die Struktur ist kristalin. Neben Diamantbeschichtungen eignen sich auch Diamond-Like-Carbon-Beschichtungen (DLC). DLC-Beschichtungen im Sinne dieser Erfindung zeichnen sich durch eine Härte im Bereich von ca. 3000 bis ca. 5000 HV (Härte nach Vickers) aus. Der Reibungskoeffizient liegt ebenfalls im Bereich von 0,1 bis 0,3. Das Elastizitätsmodul ist jedoch niedriger als bei CVD Beschichtungen und liegt in der Größenordnung von 220 GPa (Gigapascal). Die thermische Leitfähigkeit liegt in der Größenordnung von 100 W/Km. Die Temperaturbeständigkeit liegt im Bereich von bis ca. 350°C. Die Substratanbindung ist adhesiv und die Anbindung ist schwach. Die Struktur ist amorph bzw. spröde. CVD-Beschichtungen zeichnen sich unter anderem durch extreme hohe Schichthärten aus, wodurch eine äußerst effektive Verschleißreduktion erzielt werden kann. Derartige Beschichtungen sind temperaturstabil bis mindestens 600°C und somit auch temperaturresistent gegenüber den vergleichsweise hohen verfahrensbedingten Prozesstemperaturen.The coating may be in the form of a graphite coating or diamond coating, in particular as a diamond coating produced by chemical vapor deposition (CVD), as a titanium oxide coating, as a silicon coating or as a polymer coating, in particular a Teflon coating, be formed. By using a diamond coating, a wear reduction can be achieved in the contact zones between the tool and the carbon fiber. As a result, a service life extension of the clamping frame is achieved. Diamond coatings in the context of this invention are characterized by a hardness in the range of about 10000 HV (Vickers hardness). The friction coefficient is in the range of 0.1 to 0.3. The modulus of elasticity is on the order of 1140 GPa (gigapascals). The thermal conductivity is of the order of 2000 W / Km. The thermal expansion is in the order of about 1.3 10 ^-6 K ^-1 . The temperature resistance is in the Range of about 700 ° C. The substrate connection is covalent and the connection is very strong. The structure is crystaline. In addition to diamond coatings, diamond-like carbon coatings (DLC) are also suitable. DLC coatings in the context of this invention are characterized by a hardness in the range of about 3000 to about 5000 HV (Vickers hardness). The friction coefficient is also in the range of 0.1 to 0.3. However, the modulus of elasticity is lower than CVD coatings and is on the order of 220 GPa (gigapascals). The thermal conductivity is of the order of 100 W / Km. The temperature resistance is in the range of up to about 350 ° C. The substrate connection is adhesive and the binding is weak. The structure is amorphous or brittle. Among other things, CVD coatings are characterized by extremely high layer hardness, which means that extremely effective wear reduction can be achieved. Such coatings are temperature stable up to at least 600 ° C and thus also temperature resistant to the relatively high process-related process temperatures.

Das umgeformte Fasermattenband wird dann, gegebenenfalls nach einem Beschnittschritt in ein Resin-Transfer-Molding-Werkzeug zum Herstellen eines profilierten Kunststoffbauteils aus faserverstärkten Kunststoff eingebracht. Das RTM-Werkzeug umfasst eine obere und eine untere Werkzeughälfte, wobei die Werkzeughälften in der Schließlage des Werkzeugs eine Kavität zwischen sich begrenzen und zwischen den Werkzeughälften eine Fasermatte einklemmbar ist. In der Schließlage des Werkzeugs kann die darin eingeklemmte Fasermatte mit einem Harzmaterial infiltriert werden, das in die Kavität injiziert wird. In abrasionsgefährdeten Bereichen der Werkzeughälften ist eine reibungsreduzierende Beschichtung vorgesehen. Durch das Vorsehen der reibungsreduzierenden Beschichtung in den Bereichen, die potentiell mit der Fasermatte in Kontakt kommen können, können die Verschleißerscheinungen an dem RTM-Werkzeug auf ein Mindestmaß reduziert werden.The reshaped fiber mat strip is then introduced, optionally after a trimming step, into a resin transfer molding tool for producing a profiled plastic component made of fiber-reinforced plastic. The RTM tool comprises an upper and a lower tool half, wherein the tool halves in the closed position of the tool define a cavity between them and between the tool halves a fiber mat can be clamped. In the closed position of the tool, the fiber mat clamped therein may be infiltrated with a resin material which is injected into the cavity. In abrasionsgefährdeten areas of the tool halves a friction-reducing coating is provided. By providing the friction-reducing coating in the areas that can potentially come into contact with the fiber mat, the wear on the RTM tool can be minimized.

Die reibungsreduzierende Beschichtung kann im Bereich von Klemmkanten ausgebildet sein. Da im Bereich der Klemmkanten das Fasermaterial zwischen den Werkzeughälften geklemmt wird und dadurch mit den Werkzeughälften jeweils in berührenden Kontakt gerät, kann auf effektive Weise die Verschleißerscheinung an dem Werkzeug auf ein Mindestmaß reduziert werden.The friction-reducing coating can be formed in the region of clamping edges. Since the fiber material is clamped between the tool halves in the region of the clamping edges and thereby comes into touching contact with the tool halves, the wear on the tool can be reduced to a minimum in an effective manner.

Die reibungsreduzierende Beschichtung in Bereich der Klemmkanten des RTM-Werkzeug, kann insbesondere in Bezug auf Materialauswahl, Fertigungsverfahren usw. gleichartig wie die Beschichtung an dem Umformwerkzeug ausgebildet sein. Mit der vorliegenden Erfindung können beim Herstellen von vorgeformten Fasermatten zur Herstellung von CFK-Bauteilen, Faserhalbzeuge unter Einsatz hoher Presskräfte in die spätere Form gepresst werden. Durch Vorsehen der reibungsreduzierenden Diamant-Beschichtungen an tribologisch stark beanspruchten Stellen kann dabei einem Verschleiß durch die hohe Abrasionswirkung der Carbon-Fasern effektiv entgegengewirkt werden. Dies bietet weiterhin den Vorteil, dass nur geringfügige Abweichungen vom Soll-Maß der Presswerkzeuge durch Verschleiß entstehen, wodurch sich die späteren Bauteile wiederum durch hohe Maßgenauigkeit auszeichnen. Die Stabilität und Reproduzierbarkeit des RTM-Prozesses wird ebenfalls sichergestellt. Nicht zuletzt müssen aufgrund des geringeren Verschleißes die Presswerkzeuge seltener getauscht oder nachgearbeitet werden, da sich die Einsatzdauer der klemmkantenverstärkten Werkzeuge um ein Vielfaches verlängert. Diese Vorteile gelten auch dann, wenn die Klemmkanten als Werkzeugeinsätze ausgebildet sind, die separat in das Werkzeug montierbar sind. Da der Verschleiß an diesen Klemmkanteneinsätzen geringer ist, erhöht sich die Standzeit dieser Einsätze und damit die Standzeit des gesamten Werkzeugs.The friction-reducing coating in the region of the clamping edges of the RTM tool, in particular in terms of material selection, manufacturing processes, etc. may be similar to the coating formed on the forming tool. With the present invention, in the production of preformed fiber mats for the production of CFRP components, semifinished fiber products can be pressed into the later form using high pressing forces. By providing the friction-reducing diamond coatings at tribologically heavily stressed areas wear can be effectively counteracted by the high abrasion effect of the carbon fibers. This also has the advantage that only slight deviations from the nominal size of the pressing tools caused by wear, which in turn distinguish the later components by high dimensional accuracy. The stability and reproducibility of the RTM process is also ensured. Not least because of the lower wear, the pressing tools must be replaced or reworked less frequently because the service life of the clamping edge-reinforced tools extends many times. These advantages also apply if the clamping edges are designed as tool inserts which can be mounted separately in the tool. Since the wear on these clamping edge inserts is lower, the service life of these inserts and thus the life of the entire tool increases.

Die Verstärkungsfasern können organische oder anorganische Verstärkungsfasern sein. Die Verstärkungsfasern können beispielsweise Kohlenstofffasern sein. Diese bilden mit der Kunststoffmatrix einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, auch CFK (Carbon-faserverstärkter Kunststoff; englisch „Carbon-Fiber-Reinforced Plastic“, CFRP) genannt. Das zugehörige FVK-Bauteil ist dann ein CFK- Bauteil. Die Verstärkungsfasern können beispielsweise auch Glasfasern sein. Diese bilden mit der Kunststoffmatrix einen glasfaserverstärkten Kunststoff, auch GFK genannt. Das zugehörige FVK-Bauteil ist dann ein GFK-Bauteil. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Verstärkungsfasern können z.B. auch Aramidfasern, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, PMMA-Fasern, Basaltfasern, Borfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, Stahl-Fasern und/oder Naturfasern sein.The reinforcing fibers may be organic or inorganic reinforcing fibers. The reinforcing fibers may be, for example, carbon fibers. These form with the plastic matrix a carbon fiber reinforced plastic, also called CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP). The associated FRP component is then a CFRP component. The reinforcing fibers can also be glass fibers, for example. These form with the plastic matrix a glass fiber reinforced plastic, also called GRP. The associated FRP component is then a GRP component. However, the invention is not limited thereto, and the reinforcing fibers may be e.g. also aramid fibers, polyester fibers, nylon fibers, polyethylene fibers, PMMA fibers, basalt fibers, boron fibers, ceramic fibers, silica fibers, steel fibers and / or natural fibers.

Das Material der Kunststoffmatrix mag insbesondere ein oder mehrere thermoplastische Kunststoffe (Thermoplaste) und/oder duroplastische Kunststoffe (Duroplaste) aufweisen. Faserverstärkte Kunststoffe mit einer thermoplastischen Matrix weisen den Vorteil auf, dass sie sich nachträglich umformen oder verschweißen lassen. Als thermoplastische Kunststoffe eignen sich beispielsweise: Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI) und/oder Polytetrafluorethen (PTFE). Faserverstärkte Kunststoffe mit einer duroplastischen Matrix lassen sich nach dem Aushärten bzw. dem Vernetzen der Matrix nicht mehr umformen. Sie weisen vorteilhafterweise einen hohen Temperatureinsatzbereich auf. Dies gilt besonders für heißhärtende Systeme, die unter hohen Temperaturen ausgehärtet werden. Faserverstärkte Kunststoffe mit duroplastischer Matrix weisen meist die höchsten Festigkeiten auf. Als duroplastische Kunststoffe bzw. Matrix können z.B. folgende Harze zur Anwendung kommen: Epoxidharz (EP), ungesättigtes Polyesterharz (UP), Vinylesterharz (VE), Phenol-Formaldehydharz (PF), Diallylphthalatharz (DAP), Methacrylatharz (MMA), Polyurethan (PUR), Aminoharze, Melaminharz (MF/MP) und/oder Harnstoffharz (UF).The material of the plastic matrix may in particular comprise one or more thermoplastics (thermoplastics) and / or duroplastic plastics (thermosetting plastics). Fiber-reinforced plastics with a thermoplastic matrix have the advantage that they can be subsequently reshaped or welded. Suitable thermoplastics include, for example: polyether ether ketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSU), polyetherimide (PEI) and / or polytetrafluoroethene (PTFE). Fiber-reinforced plastics with a thermosetting matrix can not be reshaped after curing or crosslinking of the matrix. They advantageously have a high temperature range of use. This is especially true for hot curing systems that are under be cured at high temperatures. Fiber-reinforced plastics with duroplastic matrix usually have the highest strengths. As thermosetting plastics or matrix, for example, the following resins may be used: epoxy resin (EP), unsaturated polyester resin (UP), vinyl ester resin (VE), phenol-formaldehyde resin (PF), diallyl phthalate resin (DAP), methacrylate resin (MMA), polyurethane (PUR ), Amino resins, melamine resin (MF / MP) and / or urea resin (UF).

Das Fasermattenband bzw. die Fasermatte kann dabei als Gewebe, Geflecht, Gelege, Gewirk und/oder als Vlies ausgebildet sein.The fiber mat strip or the fiber mat can be formed as a woven fabric, braid, scrim, knitted fabric and / or as a nonwoven.

Die im vorhergehenden mit Bezug zu dem Umformwerkzeug genannten Vorteil gelten uneingeschränkt auch für das RTM-Werkzeug und umgekehrt.The advantage mentioned above with respect to the forming tool also applies unrestricted to the RTM tool and vice versa.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert werden. Dabei zeigen in schematischer Darstellung:

1 ein Umformwerkzeug und
2 ein RTM-Werkzeug.

In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the description of the figures. This show in a schematic representation:

1 a forming tool and
2 an RTM tool.

Wie eingangs erläutert, beginnt die Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils ausgehend von einem Fasermattenband 20. Dieses Fasermattenband 20 kann direkt in ein RTM-Werkzeug eingelegt werden und mit einem Harz umspritzt werden, oder zunächst in einem Umformwerkzeug zu einem sogenannten Preform vorgeformt werden. Ein solches Umformwerkzeug 10 ist in 1 gezeigt. Dieses Umformwerkzeug 10 umfasst eine obere Werkzeughälfte 11 und eine untere Werkzeughälfte 12 und ist figürlich in einer geöffneten Stellung abgebildet. Das Fasermattenband 20 wird zwischen die Werkzeughälften 11, 12 eingebracht und mit Hilfe eines Spannrahmens gespannt. Der Spannrahmen ist ebenfalls zweiteilig ausgebildet und umfasst eine obere Spannrahmenhälfte 13 und eine untere Spannrahmenhälfte 14. Beim Überführen des Umformwerkzeugs 10 in eine Schließlage werden die obere Werkzeughälfte 11 und die untere Werkzeughälfte 12 aufeinander zu bewegt. Im Bereich von Klemmkanten gerät das Fasermattenband 20 in berührenden Kontakt mit den Werkzeughälften 11, 12. Das Fasermattenband 20 wird dabei in eine Form überführt, die im Wesentlichen der Form der Werkzeughälfte 11 bzw. 12 entspricht.As explained above, the production of a fiber-reinforced plastic component starts from a fiber mat strip 20 , This fiber mat band 20 can be inserted directly into an RTM tool and be overmolded with a resin, or preformed in a forming tool to a so-called preform. Such a forming tool 10 is in 1 shown. This forming tool 10 includes an upper mold half 11 and a lower tool half 12 and is shown figuratively in an open position. The fiber mat band 20 gets between the tool halves 11 . 12 introduced and stretched with the help of a tenter. The clamping frame is also formed in two parts and includes an upper clamping frame half 13 and a lower clamping frame half 14 , When transferring the forming tool 10 in a closed position, the upper mold half 11 and the lower half of the mold 12 moved towards each other. In the area of clamping edges, the fiber mat band gets 20 in touching contact with the tool halves 11 . 12 , The fiber mat band 20 is thereby converted into a shape that is essentially the shape of the mold half 11 respectively. 12 equivalent.

Klemmkanten im Sinne dieser Erfindung sind Bereiche in denen das Fasermaterial geklemmt wird. Die Klemmkanten im RTM-Werkzeug ermöglichen eine Fixierung des Fasermaterials während des lnfiltrationsprozesses. Die Klemmkanten im Spannrahmen ermöglichen ein definiertes Nachgleiten bzw. Nachfließen von Fasermaterial in den Bereich zwischen die Werkzeughälften des Umformwerkzeugs. Klemmkanten, die in dem Umformwerkzeug vorgesehen sind, ermöglichen wahlweise eine Fixierung des Fasermaterials während der Umformung oder auch ein definiertes Nachfließen.Clamping edges in the sense of this invention are areas in which the fiber material is clamped. The clamping edges in the RTM tool enable fixation of the fiber material during the infiltration process. The clamping edges in the clamping frame allow a defined slipping or reflow of fiber material in the area between the tool halves of the forming tool. Clamping edges, which are provided in the forming tool, optionally allow a fixation of the fiber material during the forming or a defined Nachfließen.

Durch die Umformung des Fasermattenbands 20 fließt Fasermattenmaterial von außerhalb des Umformwerkzeugs 10 in den Bereich zwischen die Werkzeughälften 11, 12 nach. Dabei reibt das Fasermaterial an den einander zugewandten Oberflächen der Spannrahmenhälften 13, 14. Insbesondere die Kantenbereiche der Spannrahmenhälften 13, 14, die dem Werkzeug 10 zugewandt sind, unterliegen dabei einem erhöhten Verschleiß.By reshaping the fiber mat strip 20 Fiber mat material flows from outside the forming tool 10 in the area between the tool halves 11 . 12 to. In this case, the fiber material rubs against the mutually facing surfaces of the clamping frame halves 13 . 14 , In particular, the edge regions of the clamping frame halves 13 . 14 that the tool 10 facing, subject to increased wear.

Zur Reduzierung der Verschleißerscheinungen am Spannrahmen sind in verschleißempfindlichen Bereichen Beschichtungen 15.2 aufgebracht. In analoger Weise sind an verschleißempfindlichen Bereichen der Umformwerkzeughälften 11 Beschichtungen 15.1 vorgesehen. Diese Beschichtungen können als sogenannte Diamant-Beschichtungen ausgeführt sein.In order to reduce the signs of wear on the clamping frame coatings are in wear-sensitive areas 15.2 applied. Analogously, wear-sensitive areas of the forming die halves are used 11 coatings 15.1 intended. These coatings can be designed as so-called diamond coatings.

Alternativ zu der Darstellung in 1 kann auch die gesamte Oberfläche der Spannrahmenhälften 13, 14 mit einer Beschichtung 15.2 vorgesehen sein. In analoger Weise können auch die einander zugewandten Oberflächenbereiche der Werkzeughälften 11, 12 mit einer Beschichtung 15.1 versehen sein.Alternative to the illustration in 1 can also cover the entire surface of the clamping frame halves 13 . 14 with a coating 15.2 be provided. In an analogous manner, the mutually facing surface areas of the tool halves can 11 . 12 with a coating 15.1 be provided.

Nachdem das Fasermattenband 20 aus 1 umgeformt wurde zu einem vorgeformten Fasermattenband, wird dieses durch nicht dargestellte Beschnitteinrichtungen abgetrennt. Der so erzeugte Preform 40 wird dann in ein RTM-Werkzeug 30 eingebracht. Ein solches RTM-Werkzeug 30 ist in 2 dargestellt. Das Werkzeug 30 umfasst Werkzeughälften 31 und 32, die aus einer geöffneten Stellung in eine geschlossene Stellung und umgekehrt überführbar sind. In der geschlossenen Stellung, wie in 2 gezeigt, schließen die Werkzeughälften 31 und 32 eine Kavität ein. Beim Schließen des RTM-Werkzeugs 30 wird das Preform 40 zwischen Klemmkanten eingeklemmt und in einer vorbestimmten Position gehalten. Über in der Figur nicht dargestellte Kanäle wird dann das Harzmaterial in die Kavität injiziert. Das Harzmaterial infiltriert den Preform 40 und härtet durch Beaufschlagung mit Druck und/oder Temperatur aus. Dichtungen 33 verhindern ein Austreten des injizierten Harzmaterials aus der Kavität. Nachdem das Harzmaterial ausgehärtet bzw. erstarrt ist, wird das Halbzeug aus dem RTM-Werkzeug entnommen. Durch mechanische Bearbeitung wie Beschnitt oder Vorsehen von Bohrungen und dergleichen wird es dann zu einem Bauteil verarbeitet.After the fiber mat band 20 out 1 was converted to a preformed fiber mat band, this is separated by not shown Beschnitteinrichtungen. The preform thus produced 40 then becomes an RTM tool 30 brought in. Such a RTM tool 30 is in 2 shown. The tool 30 includes tool halves 31 and 32 which are convertible from an open position to a closed position and vice versa. In the closed position, as in 2 shown, close the tool halves 31 and 32 a cavity. When closing the RTM tool 30 becomes the preform 40 clamped between clamping edges and held in a predetermined position. Via channels not shown in the figure, the resin material is then injected into the cavity. The resin material infiltrates the preform 40 and cures by exposure to pressure and / or temperature. seals 33 prevent leakage of the injected resin material from the cavity. After the resin material has hardened or solidified, the semi-finished product is removed from the RTM tool. By mechanical processing such as trimming or provision of holes and the like, it is then processed into a component.

Analog zur Beschreibung mit Bezug zu 1 ist auch in den Werkzeughälften 31, 32 des RTM-Werkzeugs 30 aus 2 das Problem vertreten, dass im Bereich der Klemmkanten, in denen das Preform 40 mit der Oberfläche der Werkzeughälften 31, 32 in Kontakt kommt, die Gefahr abrasiven Verschleißes vorhanden. Hierzu weist das in 2 dargestellte RTM-Werkzeug 30 Beschichtungen 15.1 auf, die im Bereich von Klemmkanten und damit im Bereich von tribologisch abrasivgefährdeten Oberflächenabschnitten angeordnet sind. Auch die in 2 dargestellten Beschichtungen 15.1 können als Diamant Beschichtungen ausgebildet sein, um die Verschleißerscheinungen an den Werkzeughälften 31, 32 auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Entgegen der Darstellung in 2, kann die Beschichtung 15.1 auch wesentlich großflächiger vorgesehen sein. Insbesondere ist es denkbar, die gesamte kavitätbildende Oberfläche der Werkzeughälften 31, 32 im Bereich zwischen den Dichtungen 33 mit einer derartigen Beschichtung vorzusehen. Dadurch kann eine sehr gute Verschleißreduzierung und eine sehr hohe Standzeit der Werkzeuge realisiert werden.Analogous to the description with reference to 1 is also in the tool halves 31 . 32 of the RTM tool 30 out 2 represented the problem that in the area of the clamping edges in which the preform 40 with the surface of the tool halves 31 . 32 comes in contact, the risk of abrasive wear exists. For this purpose, the in 2 illustrated RTM tool 30 coatings 15.1 on, which are arranged in the region of clamping edges and thus in the range of tribologically abrasive endangered surface sections. Also in 2 shown coatings 15.1 can be designed as diamond coatings to the wear on the tool halves 31 . 32 to a minimum. Contrary to the illustration in 2 , the coating may be 15.1 also be provided much larger area. In particular, it is conceivable that the entire cavity-forming surface of the tool halves 31 . 32 in the area between the seals 33 to provide with such a coating. This allows a very good wear reduction and a very long tool life can be realized.

Claims

Forming tool (10) for producing a profiled fiber mat from a fiber mat strip (20) with - an upper and a lower mold half (11, 12), wherein the mold halves (11, 12) in the closed position include a form of the later profile of the fiber mat mold gap and a tensioning frame, with which the fiber mat band (20) can be traced frictionally during closing of the tool halves (11, 12), in which the fiber mat band is guided between an upper clamping frame half (13) and a lower clamping frame half (14), characterized in that Abrasion-endangered areas of the clamping frame halves (13, 14) a friction-reducing coating (15.1) is provided.

Forming tool (10) after Claim 1 , characterized in that between the tool halves (11, 12), the fiber mat strip (20) is formed by transferring the tool halves (11, 12) in a closed position, wherein in abrasionsgefährdeten areas of the tool halves (11, 12, 31, 32) also a friction-reducing coating (15.1) is provided.

Forming tool (10) after Claim 2 , characterized in that the friction-reducing coating (15.1) in the region of clamping edges of Umformwerkzeughälften (11, 12) are formed.

Forming tool (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the coating as a graphite coating, in particular a diamond coating, as a titanium oxide coating, as a silicon coating or as a polymer coating, in particular a Teflon Coating, is formed.