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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Hohlbauteils mit einem Verstärkungselement.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Verfahrensvarianten zur Herstellung eines faserverstärkten Hohlbauteils bekannt. Soll an einer Stelle des Hohlbauteils ein Anbindungsmittel ausgebildet werden oder zur lastgerechten Ausbildung des Hohlbauteils die Stelle verstärkt werden, ist bei den im Stand der Technik bekannten Verfahren meist vorgesehen, dass ein Verstärkungselement in das Hohlbauteil eingebracht wird.
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Das Hohlbauteil wird als ein Mantel um einen Kern herum ausgebildet, weleher bei einem späteren Verfahrensschritt entfernt wird. Um das Verstärkungselement in das Innere des Mantels einzubringen, wird das Verstärkungselement im Stand der Technik auf dem fertigen Kern angeordnet und verbleibt nach dem Entfernen des Kerns in dem Mantel.
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Da das Verstärkungselement getrennt von dem Kern hergestellt wird, sind zunächst zwei verschiedene Fertigungsverfahren notwendig. Um das Verstärkungselement auf dem Kern anzuordnen und für die Dauer des Herstellungsverfahrens zu fixieren, müssen zudem zusätzliche Prozessschritte und Anlagen vorgesehen werden. Sowohl die genaue Position des Verstärkungselements auf dem Kern und später in dem Mantel als auch die Fixierung des Verstärkungselements auf dem Kern und in dem Mantel muss sichergestellt werden, da es sonst dazu kommen kann, dass das Verstärkungselement verrutscht und durch eine falsche Positionierung ein fehlerhaftes faserverstärktes Hohlbauteil hergestellt wird. Löst sich das Verstärkungselement vom Mantel, kann es zudem dazu kommen, dass das Hohlbauteil nicht mehr belastbar ist.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Hohlbauteils mit einem Verstärkungselement bereitzustellen, bei welchem die Position des Verstärkungselements gegenüber dem Mantel, aus dem das Hohlbauteil gebildet wird, und dem Kern, um den der Mantel angeordnet wird, prozesssicher festgelegt ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Hohlbauteils vorgeschlagen. Das Hohlbauteil ist aus einem faserverstärkten Mantel und einem an einer Mantelinnenwand bzw. Mantelinnenfläche des Mantels anliegendem Verstärkungselement gebildet. Ein Formkern wird dazu mit einem Fasermaterial zur Erzeugung des Mantels umhüllt. Der Formkern weist zumindest einen Formabschnitt und einen daran angrenzenden Stützabschnitt auf, wobei der Stützanschnitt durch ein Schäumen eines Stützmaterials bzw. des Materials des Stützabschnitts in einem Schäumprozess gebildet wird. Das Fasermaterial wird anschließend mit einem Matrixmaterial durchtränkt oder ist bereits mit dem Matrixmaterial durchtränkt. Das Matrixmaterial bzw. der Mantel aus dem Fasermaterial und dem Matrixmaterial wird anschließend zumindest formfest ausgehärtet. Als formfest wird hierbei verstanden, dass der Mantel seine durch den Formkern bestimmte Form unter geringer Belastung, wie sie während des Herstellungsverfahrens üblicherweise auftreten kann, und insbesondere unter der Belastung seines Eigengewichts hält. Der Formabschnitt des Formkerns wird nach dem Aushärten aus dem Mantel entformt. Der Stützabschnitt verbleibt an seiner durch den Formkern vorbestimmten Position als das Verstärkungselement bzw. als ein Teil des Verstärkungselements in dem Mantel.
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Ist das Fasermaterial bereits mit dem Matrixmaterial durchtränkt, handelt es sich bei dem Fasermaterial um einen sogenannten Prepreg. Das Matrixmaterial kann dann, beispielsweise durch Erwärmung, aktiviert und ausgehärtet werden.
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Der Formkern kann durch verschiedene Verfahren mit dem Fasermaterial umhüllt werden. Beispielsweise kann der Formkern mit Fasermatten aus dem Fasermaterial verkleidet werden. Alternativ kann der Formkern auch mit Bahnen oder Bündeln (Rovings) des Fasermaterials umwickelt oder umflochten werden, wobei das Fasermaterial jeweils aus einer Vielzahl von Fasern besteht. Das Fasermaterial ist vorzugsweise ein CFK-Laminat. Das Umhüllen des Formkerns kann dabei sowohl einlagig als auch mehrlagig erfolgen.
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Bei dem Matrixmaterial handelt es sich ferner insbesondere um ein Polymer, welches eine Matrix um die einzelnen Fasern des Fasermaterials bildet.
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Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung des Verfahrens, bei welcher der Formabschnitt und der Stützabschnitt integral miteinander in einem Blasformverfahren ausgebildet werden. Zumindest der Stützabschnitt wird dabei in einem physikalischen oder chemischen Schäumprozess aufgeschäumt. Alternativ kann zumindest der Stützabschnitt auch in einem mechanischen Verfahren aufgeschäumt werden. Das Aufschäumen kann dabei parallel zu der Ausbildung des Formabschnitts und/oder des Stützabschnitts in dem Blasformverfahren stattfinden oder nach dem sogenannten Aufblasen, bei welcher die Form eines Formwerkzeugs auf den Formabschnitt und/oder den Stützabschnitt übertragen wird.
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Dazu wird zunächst durch einen Spritzguss- oder Extrusionsprozess ein schlauch- oder rohrförmiger Vorformling hergestellt, der anschließend in einem Formwerkzeug durch einen Innendruck gegen eine Form des Formwerkzeugs aufgeblasen wird, sodass der Vorformling die Form des Formwerkzeugs übernimmt. Das Schäumen kann beispielsweise nach dem Aufblasen oder während des Aufblasens in dem Formwerkzeug durchgeführt werden, wodurch der Formkern seine zu der Form des Formwerkzeugs korrespondierende Form beibehält, sich aber durch das Schäumen zu dem hohlen Inneren des Formwerkzeugs ausdehnt. Der Vorformling kann über seine gesamte Länge in Längsrichtung mit einem Material ausgebildet werden oder abschnittsweise in Längsrichtung mit verschiedenen Materialien bzw. Materialmischungen ausgebildet sein. Dadurch kann das jeweils verwendete Schäumverfahren bzw. Schäumprozess über die gesamte Länge des Vorformlings oder über die Abschnitte des Vorformlings angewendet werden. Beispielsweise kann bereits beim Spritzguss- oder Extrusionsprozess ein Treibmittel in den Vorformling eingebracht werden, wodurch das Schäumen bzw. der Schäumprozess parallel zu dem Aufblasen stattfindet.
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Der Stützabschnitt und der Formabschnitt werden jeweils aus einem für das Blasformverfahren geeigneten Material gebildet. Dabei handelt es sich in der Regel um einen Kunststoff. Sollen andere Materialien, wie beispielsweise eine Metalllegierung verwendet werden, kann auch auf ein alternatives Herstellungsverfahren ausgewichen werden.
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Beim chemischen Schäumen wird das Material des Formabschnitts und/oder des Stützabschnitts (Stützmaterial) durch Gase aufgeschäumt, die während der Polymerisation frei werden.
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Ein physikalisches Schäumen sieht vor, dass dem Material des Formabschnitts und/oder des Stützabschnitts eine Flüssigkeit zugesetzt wird, welche später verdampft und dabei Gasblasen bildet, durch welche das Material aufgeschäumt wird.
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Im mechanischen Schäumverfahren ist vorgesehen, dass Gas unmittelbar in das Material des Formabschnitts und/oder des Stützabschnitts eingeblasen wird.
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Vorzugsweise werden der Formabschnitt und der Stützabschnitt aus verschiedenen Materialien hergestellt und können zudem aus einem Kompositmaterial gebildet werden. Beispielsweise kann der Stützabschnitt bzw. das Material aus dem der Stützabschnitt gebildet wird Fasern oder Partikel umfassen. Der Formabschnitt ist ferner insbesondere aus einem unpolaren und damit nicht haftenden Kunststoff gebildet. Der unpolare Kunststoff haftet nicht oder nur schlecht an dem Mantel, sodass sich der Formabschnitt leicht aus dem Mantel entformen lässt.
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Alternativ zu einer integralen Ausbildung des Formabschnitts und des Stützabschnitts sieht eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante vor, dass der Formabschnitt und der Stützabschnitt getrennt voneinander ausgebildet werden. Dabei wird zumindest der Stützabschnitt in einem mechanischen, physikalischen oder chemischen Schäumprozess aufgeschäumt. Der Formabschnitt und der Stützabschnitt werden anschließend nach dem Ausbilden miteinander verbunden. Möglich ist es auch beispielsweise die Formabschnitte an den Stützabschnitt anzuspritzen, wodurch kein zusätzlicher Verbindungsschritt nötig ist.
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Optional kann nach dem Schäumen des Stützabschnitts eine Verstärkungslage auf einer zu dem Mantel weisenden Stützabschnittaußenfläche angeordnet werden. Der Stützabschnitt bildet zusammen mit der Verstärkungslage das Verstärkungselement. Die Verstärkungslage bestimmt dabei die eigentliche Verstärkung des Hohlbauteils. Jedoch kann die Verstärkungslage ohne den Stützabschnitt, beispielsweise ein halbschalen- oder plattenförmiges Metallbauteil, durch eine durch den Mantel wirkende Last von dem Mantel gelöst werden. Der Stützabschnitt wirkt dadurch als Stützelement, welches die Verstärkungslage gegen den Mantel presst bzw. die Verstärkungslage gegen eine durch den Mantel wirkende Belastung abstützt. Die Verstärkungslage kann den Stützabschnitt ringförmig umlaufen, kann jedoch auch lokal, beispielsweise als halbschalen- oder plattenförmiges Bauteil, auf dem Stützabschnitt vorgesehen werden. Ein herkömmliches Verstärkungselement, das beispielsweise aus einem stabilen Material und in Umfangsrichtung um die Längsachse vollständig an einer Mantelinnenfläche verlaufend ausgebildet werden müsste, kann dadurch durch ein aus der Verstärkungslage und dem Stützabschnitt gebildetem Verstärkungselement ersetzt werden. Dieses ist leichter und günstiger herzustellen. Mit einer Kombination einer Verstärkungslage und eines Stützabschnitts zu dem Verstärkungselement können sich zudem Vorteile bezüglich des Gewichts ergeben, da das Verstärkungselement belastungsgerecht bzw. lastpfadgerecht ausbildbar ist. Auf dem Stützabschnitt können auch mehrere aneinander anliegende oder in Umfangsrichtung von einander beabstandete Verstärkungslagen angeordnet werden.
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Der Formkern erstreckt sich vorzugsweise von einer ersten Seite entlang seiner Längsachse zu einer zweiten Seite. Der den Formkern umhüllende Mantel erstreckt sich dementsprechend entlang der Längsachse, also in Längsrichtung, ebenfalls von der ersten Seite zu der zweiten Seite und ist an der ersten und/oder zweiten Seite offen. Durch die offenen Seiten bzw. durch die offene Seite des Mantels kann der Formkern bzw. der Formabschnitt des Formkerns aus den offenen Seiten bzw. der offenen Seite entformt werden.
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Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht hierzu vorteilhafterweise vor, dass der Formabschnitt des Formkerns durch Herausziehen des Formabschnitts in Längsrichtung aus der offenen Seite des Mantels aus dem Mantel entformt wird. In dem Mantel verbleibt an seiner durch den Formkern vorbestimmten Stelle der Stützabschnitt und bildet zumindest einen Teil des Verstärkungselements.
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Der Mantel ist hierzu bei einer vorteilhaften Verfahrensalternative an der ersten und der zweiten Seiten offen. Der Stützabschnitt ist ferner zwischen einem ersten und einem zweiten Formabschnitt bzw. zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil des Formabschnitts angeordnet. Der erste Formabschnitt wird durch Herausziehen des ersten Formabschnitts in Längsrichtung aus der ersten offenen Seite und der zweite Formabschnitt wird durch Herausziehen des zweiten Formabschnitts aus der zweiten offenen Seite des Mantels aus dem Mantel entformt. Beim Entformen des ersten und zweiten Formabschnitts wird der Stützabschnitt von dem ersten und zweiten Formabschnitt getrennt und verbleibt an seiner vorbestimmten Position in dem Mantel.
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Vor dem Umhüllen des Formkerns mit dem Fasermaterial wird bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zumindest abschnittsweise eine Zwischenschicht auf eine zu dem Mantel weisende Formkernaußenfläche des Formkerns aufgetragen. Die Formkernaußenfläche wird durch eine zu dem Mantel weisende Stützabschnittaußenfläche und eine zu dem Mantel weisende Formabschnittmantelfläche gebildet. Die Zwischenschicht kann folglich auch nur auf der Formabschnittaußenfläche oder der Stützabschnittaußenfläche aufgebracht werden. Die Zwischenschicht kann beispielsweise eine Trennschicht sein, welche an eine an den Mantel anliegende Formabschnittaußenfläche aufgetragen wird, sodass sich der Formabschnitt leichter von dem Mantel lösen lässt bzw. der Mantel nicht an dem Formabschnitt haftet. Alternativ kann die Zwischenschicht jedoch auch eine Haftschicht sein, welche auf die Stützabschnittaußenfläche aufgetragen wird. Eine Haftschicht verbessert dabei den Zusammenhalt des Mantels mit dem Stützabschnitt oder einer eventuell vorhandenen Verstärkungslage mit dem Stützabschnitt.
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Folglich sieht eine vorteilhafte Verfahrensvariante insbesondere vor, dass an einer zu dem Mantel weisenden Außenfläche des Formabschnitts zumindest abschnittsweise eine Trennschicht aufgebracht wird, bevor der Formkern mit dem Fasermaterial umhüllt wird.
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Die bzw. eine zu dem Mantel weisende Formkernaußenfläche des Formkerns wird bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens zumindest abschnittsweise vor dem Umhüllen mit dem Fasermaterial mechanisch bearbeitet. Alternativ oder zusätzlich kann die Formkernaußenfläche beim Ausbilden des Formkerns mit Ausnehmungen und/oder Hinterschneidungen versehen werden. Beispielsweise kann die Stützabschnittaußenfläche zusätzlich aufgeraut werden, sodass sich der Mantel und insbesondere das Matrixmaterial besser mit dem Stützabschnitt verbindet oder an diesem haftet. Zudem können sowohl bei der Herstellung des Stützabschnitts als auch durch die mechanische Bearbeitung Ausnehmungen in der zu dem Mantel weisenden Stützabschnittaußenfläche vorgesehen werden, so dass die zu dem Mantel weisende Stützabschnittaußenfläche, die zugleich eine Anbindungsfläche an den Mantel ist, vergrößert wird. Die Ausnehmungen können auch als Hinterschneidungen während des Aufblasens im Blasformwerkzeug in die Formkernaußenfläche und insbesondere in die Stützabschnittsaußenfläche eingebracht werden, um die Anbindung an den Mantel zu verbessern.
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Zum verbesserten Entformen sieht eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante zudem vor, dass der Formkern bzw. insbesondere der Formabschnitt vor dem Entformen und/oder während des Entformens erhitzt wird. Der Formkern kann auch nur abschnittsweise, beispielsweise im Bereich des Stützabschnitts oder einer Sollbruchstelle, erhitzt werden. Durch das Erhitzen können zwei vorteilhafte Effekte erzielt werden. Zunächst wird dabei die Verformbarkeit des Formabschnitts verbessert, sodass dieser einfacher aus dem Mantel herausgezogen werden kann, da sich der Formabschnitt der Mantelform flexibler anpasst. Hinzukommt, dass durch das Erhitzen der Zusammenhalt des Formabschnitts und des Stützabschnitts herabgesetzt werden kann, wodurch der Formabschnitt sich beim Entformen leichter von dem Stützabschnitt lösen lässt. Der Formkern wird dabei vorzugsweise an seiner hohlen Innenseite erhitzt. Das Erhitzen kann zudem mit einem aktiven Aushärten des Mantels kombiniert werden. Wird der Mantel mit dem Formkern zum Aushärten aktiv erhitzt, besitzt der Formkern nach dem Aushärten bereits eine erhöhte Grundtemperatur und kann dann lokal auf eine vorgesehene Entformungstemperatur erhitzt werden.
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Insbesondere wenn der Stützabschnitt und der Formabschnitt getrennt voneinander ausgebildet werden, kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, dass der zumindest eine Formabschnitt und der Stützabschnitt stoffschlüssig miteinander oder durch ein Verbindungsmittel verbunden werden. Beispielsweise können der Formabschnitt und der Stützabschnitt durch einen zwischen ihnen angeordneten Zwischenabschnitt verbunden sein, der als Verbindungsmittel dient und an welchem der Stützabschnitt und der Formabschnitt jeweils durch einen Klebstoff oder durch Klemmung fixiert ist. An dem Zwischenabschnitt kann auch eine Ausnehmung bzw. Sollbruchstelle vorgesehen sein.
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Vorteilhaft ist bei dem Verfahren ebenfalls, wenn an dem Formabschnitt in einem an den Stützabschnitt angrenzenden Randbereich oder in einem Bereich eines/des Verbindungsmittels zumindest eine in Umfangsrichtung um seine Längsachse umlaufende Ausnehmung ausgeformt wird. Die Ausnehmung bestimmt eine Sollbruchstelle, an welcher der Formabschnitt einfach und sauber von dem Stützabschnitt getrennt werden kann. An der Sollbruchstelle kann der Formabschnitt bei dem Entformen durch eine Belastung, vorzugsweise bei einer Zugbelastung entlang der Längsache, von dem Stützabschnitt getrennt werden. Die Ausnehmung kann dabei als Nut ausgebildet und durchgängig sein. Alternativ kann die Ausnehmung jedoch auch aus einer Vielzahl von Nuten gebildet werden, zwischen welchen in Umfangsrichtung um die Längsachse jeweils ein Abschnitt liegt, der frei von Ausnehmungen ist. Die Vielzahl von Nuten können in einer Ebene liegen, können jedoch auch in Längsrichtung des Blasformkerns zueinander versetzt angeordnet sein.
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Der Stützabschnitt weist vorzugsweise einen an den Mantel angrenzenden Außenrandabschnitt auf, in dem durch die Schäumung bzw. durch das Schäumverfahren gebildete Poren zu dem Mantel hin offen sind und Ausnehmungen und/oder Hinterschneidungen bilden. Das Matrixmaterial dringt beim durchtränken des Fasermaterials in die Poren ein, wodurch beim Aushärten des Mantels bzw. beim Aushärten des Matrixmaterials der Mantel formschlüssig mit dem Stützabschnitt verbunden wird.
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Die durch das Schäumen bzw. den Schäumprozess gebildeten Poren können auf einer Stützabschnittsaußenfläche und/oder einer Stützabschnittsinnenfläche geöffnet oder alternativ geschlossen sein. Durch geöffnete Poren kann die Anbindung an den Mantel oder andere angrenzende Materialien verbessert werden und durch geschlossene Poren kann eine glatte Oberfläche erzeugt werden. Vorzugsweise weist die Stützabschnittsaußenfläche offene Poren zur besseren Anbindung an den Mantel auf und die Stützabschnittsinnenfläche geschlossene Poren, um eine ebene und glatte Innenfläche zu erzeugen. An der Stützabschnittinnenfläche kann bei offenen Poren auch eine die Poren abdeckende Schutzlage, beispielsweise eine Folie, vorgesehen werden, um das Eindringen von nicht erwünschten Material und die formschlüssige Verbindung mit beispielsweise dem Formabschnitt zu verhindern.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein faserverstärktes Hohlbauteil vorgeschlagen, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
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Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im 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:
- 1a bis d Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Hohlbauteils mit Verstärkungselement;
- 2a bis d jeweils einen Formkern zur Herstellung eines faserverstärkten Hohlbauteils mit Verstärkungselement.
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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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Die 1 a bis 2d sind jeweils im Schnitt dargestellt.
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In 1a ist ein Formkern 20 mit einem entlang seiner Längsache L mittig angeordneten Stützabschnitt 22 gezeigt. An den Seiten in Längsrichtung des Stützabschnitts 22 grenzt jeweils ein Teil eines Formabschnitts 21 an.
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Der Stützabschnitt 22 ist aus einem geschäumten Kunststoff gebildet, dessen Poren sowohl auf der Stützabschnittaußenfläche 24 als auch auf der Stützabschnittinnenflächen 24' geöffnet sind. Der Formabschnitt 21 ist aus einem ungeschäumten und vorzugsweise im Blasformverfahren geformten Kunststoff gebildet, wobei der Formabschnitt 21 mit dem Stützabschnitt 22 durch einen nicht dargestellten Klebstoff verbunden ist. Alternativ kann der zu dem Stützabschnitt 22 weisende Randbereich des Formabschnitts 21 beispielsweise durch Erhitzen an- bzw. aufgeschmolzen und an den Stützabschnitt 22 angedrückt werden, sodass sich der Stützabschnitt 22 stoffschlüssig mit dem Formabschnitt 21 verbindet oder das aufgeschmolzene Material des Formabschnitts 21 zum Teil in die offenen Poren an der zu dem Formabschnitt 21 weisenden Seite des Stützabschnitts 22 eindringt, wodurch es zu einer formschlüssigen Verbindung kommt.
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Der so bestimmte Formkern 20 wird anschließend und wie in 1b gezeigt mit einem Mantel 10 umhüllt. Dazu wird ein Fasermaterial auf eine Formkernaußenfläche aufgebracht, welche durch eine Formabschnittaußenfläche 23 und eine Stützabschnittaußenfläche 24 bestimmt ist.
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In den Figuren verläuft der Formkern 20 jeweils geradlinig, sodass seine Längsachse L zugleich eine Rotationsache ist. Sowohl der Stützabschnitt 22 als auch der Formabschnitt 21 können jedoch alternativ auch komplexere Formgebungen wie beispielsweise Knicke oder Biegungen aufweisen, solange diese ein Entformen des Formabschnitts 21 aus dem Mantel 10 zulassen. Dabei kann der Formabschnitt 21 beim Entformen auch plastisch oder elastisch verformt werden.
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Nach dem Umhüllen des Formkerns 20 mit dem Mantel 10 bzw. mit dem Fasermaterial, wird das Fasermaterial mit einem Matrixmaterial durchtränkt und/oder, falls das Fasermaterial bereits durchtränkt ist, aktiviert.
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Das Matrixmaterial läuft dabei beim Durchtränken oder beim Aktivieren auch in die offenen Poren an der Stützabschnittaußenfläche 24, kann jedoch nicht in die Formabschnittaußenfläche 23 eindringen. Zwischen dem Mantel 10 und dem Stützabschnitt 22 wird dadurch eine formschlüssige Verbindung hergestellt, wohingegen der Mantel 10 sich nicht mit dem Formabschnitt 21 verbindet. Alternativ kann oder zusätzlich kann der Stützabschnitt 22 auch Hinterschneidungen aufweisen, um die formschlüssige Verbindung zwischen Mantel 10 und dem Stützabschnitt 22 zu verbessern.
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Nachdem zumindest formfesten Aushärten des Matrixmaterials, sodass der Mantel 10 seine Form unter seinem Eigengewicht und unter den beim Entformen auftretenden Belastungen beibehält, wird der Formabschnitt 21 aus dem Mantel 10 entformt.
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Dazu wird an dem ersten Teil 21' des Formabschnitts 21 eine erste, entlang der Längsachse L von dem Stützabschnitt 22 weggerichtete Kraft F' und an dem zweiten Teil 21" des Formabschnitts 21 eine zweite, zu der ersten Kraft F' entgegengesetzte Kraft F" aufgebracht und der erste Teil 21' des Formabschnitts 21 und der zweite Teil 21" des Formabschnitts 21 aus dem Mantel 10 heraus gezogen. Der Stützabschnitt 22 verbleibt in dem Mantel 10 an der vorbestimmten Position.
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In 1d ist der Formabschnitt 21 vollständig entfernt. Es verbleibt somit der herzustellende Hohlkörper 1 mit einem durch den Stützabschnitt 22 gebildeten Verstärkungselement.
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Die 2a bis 2d illustrieren jeweils einen Formkern 20, wobei der Formkern 20 jeweils einen Stützabschnitt 22 und einen Formabschnitt 21 aufweist.
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Der Formkern 20 in 2a weist eine um den Stützabschnitt 22 herum angeordnete Verstärkungslage 25 auf. Das Stützmaterial, aus welchem der Stützabschnitt 22 gebildet wird, wird in die ringförmig ausgebildete Verstärkungslage 25 eingebraucht und beispielsweise aufgeblasen, so dass das Stützmaterial an der Verstärkungslage 25 anliegt. Durch den anschließenden Schäumprozess dehnt sich der Stützabschnitt 22 in Radialrichtung aus, wodurch die Stützabschnittinnenfläche 24' zu der Längsachse L hin verschoben wird. Anschließend wird der Formabschnitt 21 durch einen Klebstoff an dem Stützabschnitt 22 fixiert. Die Formabschnittinnenfläche 23' und die Stützabschnittinnenfläche 24' weisen einen sich unterscheidenden Innendurchmesser auf. Der Stützabschnitt 22 bildet zusammen mit der Verstärkungslage 25 das Verstärkungselement, wobei auf den Mantel 10 wirkende Lasten im Bereich des Verstärkungselements auf die Verstärkungslage 25 wirken und durch die Verstärkungslage 25 gleichmäßig auf den Stützabschnitt 22 verteilt werden.
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Zusätzlich zu einer Verstärkungslage 25, welche sich jedoch nicht über die gesamte Länge des Stützabschnitts 22 in Längsrichtung L erstreckt, weist der in 2b dargestellte Formkern 20 einen Zwischenabschnitt 26 zwischen dem Stützabschnitt 22 und dem Formabschnitt 21 auf. Der Zwischenabschnitt 26 dient als Adapterelement zwischen dem Formabschnitt 21 und dem Stützabschnitt 22 und verbindet diese miteinander. Zudem weist der Zwischenabschnitt 26 eine in Umfangsrichtung um die Längsachse L umlaufende Ausnehmung 27 aus. Die Ausnehmung 27 bestimmt eine Sollbruchstelle, an welcher der Zwischenabschnitt 26 bei einer beim Entformen auftretenden Belastung bricht. Durch das Brechen des Zwischenabschnitts 26 an der Sollbruchstelle kann der Formabschnitt 21 entfernt werden. Dabei kann auch vorgesehen sein, den Zwischenabschnitt 26 bis zum Brechen an der Sollbruchstelle auf Torsion zu belasten und den Formabschnitt 21 durch eine Kraft in Längsrichtung L aus dem Mantel 10 herauszuziehen.
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Bei dem Formkern 20 in 2c ist sowohl der Stützabschnitt 22 als auch der Formabschnitt 21 durch einen Schäumprozess gebildet worden. Bei der Herstellung des Formabschnitts 21 wird zugleich ein dichter Außenrandabschnitt 21' ausgebildet, der nicht geschäumt wird. Der dichte Außenrandabschnitt 21' des Formabschnitts 21 weist an der Formabschnittaußenfläche 23 keine geöffneten Poren auf, sodass ein Matrixmaterial nicht in den Formabschnitt 21 eindringen kann und sich der Mantel nicht mit dem Formabschnitt 21 verbindet. Durch den geschäumten Bereich des Formabschnitts 21 weist der gesamte Formabschnitt eine hohe Stabilität bei geringem Gewicht auf. Der Formabschnitt 21 ist an dem Stützabschnitt 22 über nicht dargestellte Klebepunkte befestigt, die gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Längsache L verteilt sind, wodurch die Verbindung durch eine vorbestimmte Last gelöst werden kann.
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2d zeigt einen Formkern 20, bei welchen unmittelbar an dem Übergang zwischen Formabschnitt 21 und Stützabschnitt 22 eine keilförmige Ausnehmung 27 in den Formabschnitt 21 und den Stützabschnitt 22 eingebracht ist. An der durch die Ausnehmung 27 bestimmten Sollbruchstelle kann der Formabschnitt 21 einfach von dem Stützabschnitt 22 gelöst werden.
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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.
