DE102019005910A1 - Method and device for producing a component - Google Patents

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Fabian Köffers
Michael Schöler
Klaus Schürmann
Lothar Sebastian
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Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Bauteils, insbesondere eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs oder eines Rotorblatts einer Windenergieanlage angegeben, bei dem man eine Anordnung (2) aus Fasern und Kunststoff in eine Form (1) einlegt und mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur (3) beaufschlagt, wobei man eine Form (1) verwendet, die mindestens eine Ausnehmung (8) aufweist, in der man ein Verstärkungselement (4) anordnet.Man möchte Freiheiten bei der Wahl eines Verstärkungselements haben.Hierzu ist vorgesehen, dass man das Verstärkungselement (4) gemeinsam mit einem Kern (11) in der Ausnehmung (8) anordnet.A method and a device for producing a component, in particular a land vehicle, watercraft or aircraft or a rotor blade of a wind power plant, are specified, in which an arrangement (2) made of fibers and plastic is placed in a mold (1) and increased Pressure and elevated temperature (3) are applied, using a mold (1) which has at least one recess (8) in which a reinforcing element (4) is arranged. One would like to have freedom in the choice of a reinforcing element. This is provided that the reinforcing element (4) is arranged together with a core (11) in the recess (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Bauteils, insbesondere eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs oder eines Rotorblatts einer Windenergieanlage, bei dem man eine Anordnung aus Fasern und Kunststoff in eine Form einlegt und mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur beaufschlagt, wobei man eine Form verwendet, die mindestens eine Ausnehmung aufweist, in der man ein Verstärkungselement anordnet.The invention relates to a method for producing a component, in particular a land vehicle, watercraft or aircraft or a rotor blade of a wind turbine, in which an arrangement of fibers and plastic is placed in a mold and subjected to increased pressure and temperature Form used which has at least one recess in which a reinforcing element is arranged.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Bauteils, insbesondere eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs oder eines Rotorblatts einer Windenergieanlage, mit einer Form, die eine Anlagefläche und eine Ausnehmung in der Anlagefläche aufweist, wobei der Anlagefläche benachbart eine Presskrafterzeugungseinrichtung angeordnet ist.The invention also relates to a device for producing a component, in particular a land vehicle, watercraft or aircraft or a rotor blade of a wind energy installation, with a shape that has a contact surface and a recess in the contact surface, a pressing force generating device being arranged adjacent to the contact surface.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus DE 10 2017 113 595 A1 bekannt.Such a method and apparatus are off DE 10 2017 113 595 A1 known.

Wenn die Anordnung aus Fasern und Kunststoff mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur beaufschlagt wird, schmilzt der Kunststoff auf und bildet dann eine Wand oder „Haut“, die durch einen faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Wenn diese Haut beispielsweise als Halbschale ausgebildet ist, dann kann man zwei derartige Halbschalen verwenden, um einen Rumpf oder eine Kabine eines Fahrzeugs zu bauen.When the arrangement of fibers and plastic is subjected to increased pressure and temperature, the plastic melts and then forms a wall or "skin" that is formed by a fiber-reinforced plastic. If this skin is designed as a half-shell, for example, then you can use two such half-shells to build a body or a cabin of a vehicle.

Das Verstärkungselement dient dazu, diese Haut zu verstärken, insbesondere zu versteifen. Das Verstärkungselement ist ebenfalls aus Fasern und Kunststoff gebildet.The reinforcement element serves to strengthen this skin, in particular to stiffen it. The reinforcement element is also made of fibers and plastic.

Wenn nun die Anordnung aus Fasern und Kunststoff in der Form mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur beaufschlagt wird, dann schmilzt nicht nur der Kunststoff der Anordnung auf, sondern auch das Verstärkungselement wird thermisch beaufschlagt und erfährt eine Temperaturerhöhung, die bis zu einem Erweichen oder sogar Schmelzen des Kunststoffs des Verstärkungselements führen kann. Dies ist unkritisch, solange die Form der Ausnehmung der Form des Verstärkungselements entspricht.If the arrangement of fibers and plastic in the mold is now subjected to increased pressure and temperature, then not only does the plastic of the arrangement melt, but the reinforcing element is also thermally applied and experiences a temperature increase that leads to softening or even melting of the plastic of the reinforcement element. This is not critical as long as the shape of the recess corresponds to the shape of the reinforcement element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gewisse Freiheiten bei der Wahl eines Verstärkungselements zu haben.The invention is based on the object of having certain freedom when choosing a reinforcing element.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass man das Verstärkungselement gemeinsam mit einem Kern in der Ausnehmung anordnet.In a method of the type mentioned at the outset, this object is achieved in that the reinforcing element is arranged in the recess together with a core.

Der Kern stützt dann bei dem Beaufschlagen der Anordnung aus Fasern und Kunststoff das Verstärkungselement und verhindert, dass sich das Verstärkungselement über ein gewisses Maß hinaus verformt. In Abhängigkeit von der Wahl des Kerns kann man eine Verformung des Verstärkungselements relativ weitgehend verhindern. Wenn der Erzeugungsvorgang abgeschlossen ist, d.h. die Temperatur und der Druck abgesenkt worden sind, kann man die Haut mit dem Verstärkungselement aus der Form entnehmen und danach den Kern ebenfalls entnehmen. Als Fasern werden bevorzugterweise Kohlefasern verwendet. Auch die Verwendung von Glasfasern oder anderen hoch zugbeanspruchbaren Fasern ist möglich. Als Kunststoff wird bevorzugterweise ein thermoplastischer Kunststoff verwendet, insbesondere Polyamid, beispielsweise PA6. Dies gilt sowohl für die Anordnung aus Fasern und Kunststoff als auch für das Verstärkungselement.The core then supports the reinforcing element when the arrangement of fibers and plastic is acted upon and prevents the reinforcing element from being deformed beyond a certain extent. Depending on the choice of the core, a deformation of the reinforcement element can be prevented to a relatively large extent. When the production process has been completed, i.e. the temperature and pressure have been reduced, the skin with the reinforcing element can be removed from the mold and then the core can also be removed. Carbon fibers are preferably used as fibers. The use of glass fibers or other high tensile strength fibers is also possible. The plastic used is preferably a thermoplastic, in particular polyamide, for example PA6. This applies both to the arrangement of fibers and plastic and to the reinforcing element.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass man einen Kern verwendet, der eine Querschnittsform aufweist, die an einen freien Querschnitt angepasst ist, der sich nach dem Einlegen des Verstärkungselements in die Ausnehmung ergibt. Je genauer die Querschnittsform der Form an den freien Querschnitt angepasst ist, desto geringer ist eine mögliche Verformung. Die Übereinstimmung von Querschnittsform und freiem Querschnitt muss allerdings nicht genau sein.In a preferred embodiment, it is provided that a core is used which has a cross-sectional shape that is adapted to a free cross-section that results after the reinforcement element has been inserted into the recess. The more precisely the cross-sectional shape of the mold is adapted to the free cross-section, the lower the possible deformation. However, the correspondence between the shape of the cross-section and the free cross-section does not have to be exact.

Vorzugsweise verwendet man einen Kern mit einem veränderlichen Volumen. In vielen Fällen werden Verstärkungselemente, auch als „Stringer“ bezeichnet werden, verwendet, die als Halbzeug erhältlich sind. Derartige Stringer haben eine relativ große Toleranz, d.h. ihre Außenabmessungen unterscheiden sich merklich. Um auch bei relativ großen Unterschieden zwischen einzelnen Stringern das Erzeugen der Bauteile gleichartig vornehmen zu können, wird ein Kern mit einem veränderlichen Volumen verwendet. Durch das veränderliche Volumen des Kerns kann man Toleranzen bei verschiedenen Stringern Rechnung tragen. Auch hierbei ist bevorzugt, dass man einen Kern verwendet, der eine Querschnittsform aufweist, die an einen freien Querschnitt angepasst ist, der sich nach dem Einlegen des Verstärkungselements in die Ausnehmung ergibt. Je genauer die Querschnittsform der Form an den freien Querschnitt angepasst ist, desto geringer ist eine mögliche Verformung. So kann es beispielsweise bevorzugt sein, dass die Querschnittsform einer verkleinerten Kopie des freien Querschnitts entspricht, wobei sich zwischen Querschnittsform und freiem Querschnitt ein umlaufender Abstand ausbildet, der bereichsweise Größen zwischen 0,05 mm und 0,65 mm aufweist.A core with a variable volume is preferably used. In many cases, reinforcement elements, also known as “stringers”, are used, which are available as semi-finished products. Such stringers have a relatively large tolerance, i.e. their external dimensions differ noticeably. A core with a variable volume is used in order to be able to produce the components in the same way even with relatively large differences between individual stringers. Due to the variable volume of the core, tolerances in different stringers can be taken into account. Here, too, it is preferred that a core is used which has a cross-sectional shape that is adapted to a free cross-section that results after the reinforcement element has been inserted into the recess. The more precisely the cross-sectional shape of the mold is adapted to the free cross-section, the lower the possible deformation. For example, it can be preferred that the cross-sectional shape corresponds to a reduced copy of the free cross-section, with a circumferential distance being formed between the cross-sectional shape and the free cross-section which has sizes between 0.05 mm and 0.65 mm in some areas.

Hierbei ist bevorzugt, dass man als Kern einen Körper mit einem Hohlraum verwendet, den man mit Druck beaufschlagt. Der Körper erstreckt sich parallel zu dem Verstärkungselement und hat dementsprechend eine gewisse Länge. Der Einfachheit halber wird ein derartiger Körper im Folgenden als „Schlauch“ bezeichnet. Wenn man den Schlauch mit Druck beaufschlagt, kann er das Verstärkungselement in der Ausnehmung unterstützen, so dass bei der Beaufschlagung der Anordnung aus Fasern und Kunststoff mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur eine Verformung des Verstärkungselements weitgehend auszuschließen ist.It is preferred here that a body with a cavity is used as the core pressurized. The body extends parallel to the reinforcement element and accordingly has a certain length. For the sake of simplicity, such a body is referred to below as a “hose”. If the hose is pressurized, it can support the reinforcing element in the recess so that deformation of the reinforcing element can largely be ruled out when the arrangement of fibers and plastic is subjected to increased pressure and temperature.

Vorzugsweise verwendet man einen Körper, der zumindest entlang seines Umfangs dehnbar ist. Der Körper kann also einen Querschnitt haben, der etwas kleiner ist als der freie Querschnitt. Wenn der Körper dann mit Druck beaufschlagt wird, dehnt er sich aus oder expandiert solange, bis er das Verstärkungselement mit Druck beaufschlagen kann. Dazu kann es bevorzugt sein, dass der Körper um etwa 0,2 % bis etwa 2,2%, insbesondere reversibel, gedehnt wird.A body is preferably used which is expandable at least along its circumference. The body can therefore have a cross section that is slightly smaller than the free cross section. When the body is then pressurized, it expands or expands until it can pressurize the reinforcing element. For this purpose it can be preferred that the body is stretched by approximately 0.2% to approximately 2.2%, in particular reversibly.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass man einen Körper verwendet, der vor der Druckbeaufschlagung mindestens eine Falte aufweist, die sich entlang der Längserstreckung des Körpers erstreckt, was beispielsweise aber auch einen spiralförmigen Umlauf umfassen kann. Die Falte erlaubt dann eine Ausdehnung des Körpers über seine Dehnbarkeit hinaus oder, wenn der Körper selbst nicht dehnbar ist, erlaubt die Falte überhaupt eine Ausdehnung. Damit kann man sicherstellen, dass sich der Körper oder Schlauch an die Innenseite der Ausnehmung und an das Verstärkungselement anlegt und das Verstärkungselement mit Druck beaufschlagt.Alternatively or in addition, it can be provided that a body is used which, before the application of pressure, has at least one fold which extends along the longitudinal extension of the body, which, however, can also include a spiral-shaped circumference, for example. The fold then allows the body to expand beyond its extensibility or, if the body itself is not expandable, the fold allows expansion at all. This can be used to ensure that the body or hose rests against the inside of the recess and against the reinforcing element and pressurizes the reinforcing element.

Bevorzugterweise verwendet man einen Körper, der durch ein Innenhochdruck-Umformverfahren hergestellt ist. Bei einem Innenhochdruck-Umformverfahren wird der Körper in eine Form eingelegt, die später die Außenform des Körpers definiert. Durch eine Beaufschlagung des Hohlraums mit Druck wird der Körper dann expandiert und erhält die gewünschte Außenform.It is preferable to use a body which is produced by an internal high pressure forming process. In a hydroforming process, the body is placed in a mold that later defines the outer shape of the body. By applying pressure to the cavity, the body is then expanded and given the desired external shape.

Bevorzugterweise verwendet man einen Kern aus einem Metall. Ein Metall ist gegenüber einer erhöhten Temperatur widerstandsfähig und in der Regel auch druckstabil. Sofern der Kern aus Metall innerhalb des Pressvorgangs, also während der Zeit in dem man die Anordnung aus Fasern und Kunststoff mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur beaufschlagt, gedehnt werden soll, ist es bevorzugt, den innerhalb der Form und den (entsprechend) innerhalb des Hohlraums wirkenden Druck, sowie die Wandstärken des Körpers und dessen notwendige Dehnung derart aufeinander abstimmt, dass der Kern im Hook'schen Bereich verformt wird.
Alternativ dazu kann man einen Kern aus einem Kunststoff verwenden, dessen Schmelztemperatur größer ist als die erhöhte Temperatur. Ein Kunststoff hat den Vorteil, dass er in der Regel leichter formbar ist und somit leichter an die Form des freien Querschnitts angepasst werden kann.
A core made of a metal is preferably used. A metal is resistant to an increased temperature and is usually also pressure-resistant. If the core made of metal is to be stretched within the pressing process, i.e. during the time in which the arrangement made of fibers and plastic is subjected to increased pressure and temperature, it is preferred that the one within the mold and the one (correspondingly) within the cavity acting pressure, as well as the wall thickness of the body and its necessary expansion are coordinated in such a way that the core is deformed in the Hook area.
Alternatively, you can use a core made of a plastic, the melting temperature of which is greater than the elevated temperature. A plastic has the advantage that it is generally easier to shape and can therefore be more easily adapted to the shape of the free cross section.

Vorzugsweise ordnet man eine Stützleiste zwischen dem Kern und der Anordnung aus Fasern und Kunststoff an. Die Stützleiste kann unverformbar sein. Man kann eine Stützleiste verwenden, die an eine Geometrie angepasst ist, die sich im Bereich der Verbindung von Anordnung aus Fasern und Kunststoff und Verstärkungselement ergibt. Hier entsteht vielfach ein Zwickel. Eine Stärkung bzw. eine Abstützung des Zwickels wirkt einer Delaminierung entgegen, insbesondere wenn die Anordnung aus Fasern und Kunststoff im unverpressten Zustand mehrere einzelnen Lagen umfasst, also beispielsweise aus übereinander angeordneten Prepregs oder Organoblechen gebildet ist.A support strip is preferably arranged between the core and the arrangement made of fibers and plastic. The support bar can be non-deformable. A support strip can be used which is adapted to a geometry which results in the area of the connection between the arrangement of fibers and plastic and the reinforcing element. There is often a gusset here. Strengthening or supporting the gusset counteracts delamination, in particular if the arrangement of fibers and plastic comprises several individual layers in the unpressed state, that is to say, for example, is formed from prepregs or organic sheets arranged one above the other.

Dabei kann es bevorzugt sein, dass die Stützleiste als Spanneinrichtung ausgebildet ist. Die Stützleiste kann dabei mit dem Kern verbunden sein oder von dem Kern separat ausgebildet sein. Die Spanneinrichtung weist bevorzugt wenigstens ein Federelement auf, was beispielsweise aus textilem Material aus einem hitzebeständigen Werkstoff ausgebildet ist oder alternativ einen mit einem hitzbeständigen Material ummantelten elastischen Kern umfasst. Das Vorsehen einer derartigen Stützleiste begünstigt die Sicherstellung einer gewünschten Druckverteilung im Bauteil-Erzeugungsprozess. Es ist selbstverständlich, dass die Vorrichtung mehrere Stützleisten auch mit Wirkung in unterschiedlichen Raumrichtungen umfassen kann.It can be preferred that the support strip is designed as a tensioning device. The support strip can be connected to the core or formed separately from the core. The tensioning device preferably has at least one spring element, which is formed, for example, from a textile material made of a heat-resistant material or alternatively comprises an elastic core sheathed with a heat-resistant material. The provision of such a support strip favors ensuring a desired pressure distribution in the component production process. It goes without saying that the device can also comprise a plurality of support strips that act in different spatial directions.

Bevorzugterweise verwendet man einen Kern, der eine Ausformung aufweist, die in einen Zwickel zwischen dem Verstärkungselement und der Anordnung aus Fasern und Kunststoff hineinragt. Eine derartige Ausformung kann auch an einem Schlauch vorgesehen sein, insbesondere dann, wenn er durch das oben genannte Innenhochdruck-Umformverfahren hergestellt worden ist. Der Schlauch kann dann also positive und negative Radien an seinem Außenumfang aufweisen.A core is preferably used which has a shape which protrudes into a gusset between the reinforcing element and the arrangement of fibers and plastic. Such a formation can also be provided on a hose, especially if it has been produced by the above-mentioned internal high-pressure forming process. The hose can then have positive and negative radii on its outer circumference.

Für die Durchführung eines derartigen Verfahrens kann man beispielsweise eine Form verwenden, in die man Prepregs einlegt. Als Prepregs kann man beispielsweise unidirektionale Prepregs verwenden, also Prepregs, bei denen Kohlefasern oder andere Verstärkungsfasern, wie beispielsweise Glas- oder Kohlefasern, alle in der gleichen Richtung verlaufen. Alternativ dazu kann man auch Prepregs verwenden, bei denen Verstärkungsfasern in unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind, wobei vorzugsweise für jede Richtung eine eigene Faserlage vorgesehen ist. Um Verstärkungsfasern in unterschiedlichen Richtungen anzuordnen, kann man auch mehrere unidirektionale Prepregs übereinander anordnen und durch die Ausrichtung der Prepregs eine entsprechende Richtung der Verstärkungsfasern vorgeben.A mold in which prepregs are placed can, for example, be used to carry out such a process. The prepregs used can be, for example, unidirectional prepregs, that is to say prepregs in which carbon fibers or other reinforcing fibers, such as glass or carbon fibers, all run in the same direction. Alternatively, you can also use prepregs in which reinforcing fibers are arranged in different directions, preferably one for each direction Fiber layer is provided. In order to arrange reinforcing fibers in different directions, one can also arrange several unidirectional prepregs on top of one another and specify a corresponding direction for the reinforcing fibers by aligning the prepregs.

Die Verstärkungsfasern sind bei einem Prepreg mit einem Kunststoff vorimprägniert. Hierbei verwendet man vorzugsweise einen thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyamid, beispielsweise PA6.In the case of a prepreg, the reinforcing fibers are pre-impregnated with a plastic. A thermoplastic material, in particular polyamide, for example PA6, is preferably used here.

Für das Aufbringen der erhöhten Temperatur und des erhöhten Drucks verwendet man beispielsweise eine Membran, die einen Öldruckraum begrenzt. In den Öldruckraum kann man dann beispielsweise Öl mit erhöhter Temperatur, beispielsweise in einem Bereich von 330° C bis 410° C, einspeisen. Man kann das Öl auch beispielsweise dazu verwenden, die Temperatur nach dem Aufheizen wieder abzusenken, indem man beispielsweise die Temperatur des Öls auf einen Temperaturbereich von beispielsweise 20° bis 40° C, insbesondere 30° C abkühlt.To apply the increased temperature and pressure, a membrane is used, for example, which delimits an oil pressure chamber. Oil at an elevated temperature, for example in a range from 330.degree. C. to 410.degree. C., can then be fed into the oil pressure chamber. The oil can also be used, for example, to lower the temperature again after heating, for example by cooling the temperature of the oil to a temperature range of 20 ° to 40 ° C., in particular 30 ° C., for example.

Das Einlegen der Prepregs kann man beispielsweise mit Hilfe von Tape-Layern vornehmen.The prepregs can be inserted, for example, with the help of tape layers.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ein verformbarer Kern in der Ausnehmung angeordnet ist.
Man kann nun bei der Beaufschlagung der Anordnung aus Fasern und Kunststoff das Verstärkungselement durch den Kern stützen und so verhindern, dass sich das Verstärkungselement über ein gewisses Maß hinaus verformt. Der Kern kann dabei vorzugsweise elastisch verformbar sein, d.h. er kann nach der Beaufschlagung der Anordnung aus Fasern und Kunststoff, bei der er sich verformt oder bei der er verformt wird, wieder seine ursprüngliche Form annehmen.
In the case of a device of the type mentioned at the outset, the object is achieved in that a deformable core is arranged in the recess.
When the arrangement of fibers and plastic is acted on, the reinforcing element can now be supported by the core and so prevent the reinforcing element from being deformed beyond a certain extent. The core can preferably be elastically deformable, ie it can assume its original shape again after the arrangement of fibers and plastic has been acted upon, during which it is deformed or during which it is deformed.

Vorzugsweise ist der Kern zu mindestens 80 % aus einem Metall gebildet. Ein Metall widersteht der hohen Temperatur und ist in der Regel auch ausreichend druckbeständig.Preferably, at least 80% of the core is formed from a metal. A metal withstands the high temperature and is usually sufficiently pressure-resistant.

Vorzugsweise ist der Kern expandierbar. Bei der Beaufschlagung der Anordnung aus Fasern und Kunststoff mit erhöhtem Druck kann der Kern expandiert werden, also sein Volumen etwas vergrößern, um auch die sonst nicht beaufschlagte Seite des Verstärkungselements wiederum mit Druck zu beaufschlagen. Das Verstärkungselement wird dann ebenfalls von mehreren oder sogar von allen Seiten mit erhöhtem Druck beaufschlagt, wobei der Druck nicht unbedingt auf allen Seiten gleich sein muss. Wichtig ist, dass im gesamten Grenzbereich zwischen Form, Kern und (dazwischen angeordneten) zu erzeugendem Bauteil der Aufbau und die Aufrechterhaltung wirksamen Drucks ermöglicht ist.The core is preferably expandable. When the arrangement of fibers and plastic is subjected to increased pressure, the core can be expanded, that is, its volume can be increased somewhat, in order to also apply pressure to the side of the reinforcing element that is otherwise not acted upon. The reinforcement element is then also acted upon with increased pressure from several or even from all sides, the pressure not necessarily having to be the same on all sides. It is important that the build-up and maintenance of effective pressure is made possible in the entire boundary area between the mold, the core and the component to be produced (arranged in between).

Hierbei ist bevorzugt, dass der Kern einen Hohlraum aufweist, der durch eine Druckbeaufschlagungseinrichtung mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist. Als Druckmedium kommt beispielsweise eine Flüssigkeit, wie Öl, in Betracht. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein inkompressibles Druckmedium.It is preferred here that the core has a cavity to which a pressure medium can be applied by a pressure application device. A liquid such as oil can be used as the pressure medium, for example. It is preferably an incompressible pressure medium.

Auch ist von Vorteil, wenn der Kern in der Ausnehmung beweglich ist und einen Druckanschluss aufweist. Man kann dann den Kern gemeinsam mit dem Halbzeug des Verstärkungselements in die Form einlegen und danach über den Druckanschluss eine Verbindung des Hohlraums mit der Druckbeaufschlagungseinrichtung herstellen. Die Handhabung des Kerns wird dadurch flexibel. Man kann auch unterschiedliche Kerne, beispielsweise mit unterschiedlichen Querschnittsformen, verwenden, also einen austauschbaren Kern vorsehen.It is also advantageous if the core is movable in the recess and has a pressure connection. You can then insert the core together with the semi-finished product of the reinforcing element into the mold and then establish a connection between the cavity and the pressurizing device via the pressure connection. This makes handling of the core flexible. You can also use different cores, for example with different cross-sectional shapes, that is to say provide an exchangeable core.

Zudem kann es bevorzugt sein, wenn die Vorrichtung eine Handhabungseinrichtung zur Bewegung des Kerns aufweist. Dies kann dann besonders vorteilhaft sein, wenn die Vorrichtung zur Erzeugung besonders großer Bauteile, beispielsweise mit Längen von 10 Metern bis 30 Metern, ausgelegt ist. Der Kern muss dann nicht unbedingt mit bei Bildung der Anordnung aus Fasern und Kunststoff mit in die Form „eingelegt“ werden, sondern kann auch anschließend in den einen freien Querschnitt „eingeschoben“ werden. Ist der Kern beispielsweise expandierbar gestaltet und weist dabei geringe Wandstärken auf, ist es vorteilhaft, wenn die Handhabungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie auf den Hohlraum einwirken kann. Dazu kann sie ein Stabilisierungselement, wie eine Stange umfassen. Alternativ dazu kann es vorteilhaft sein, wenn die Handhabungsvorrichtung eine Steuereinrichtung umfasst oder mit einer Steuereinrichtung in Wirkverbindung steht, mittels der ein im Hohlraum des Kerns wirkender Druck derart steuerbar ist, dass die Form des Kerns während des Einbringens („Einschiebens“) stabil haltbar ist.In addition, it can be preferred if the device has a handling device for moving the core. This can be particularly advantageous if the device is designed to produce particularly large components, for example with lengths of 10 meters to 30 meters. The core then does not necessarily have to be “inserted” into the mold when the arrangement of fibers and plastic is formed, but can also be “pushed” into the one free cross section afterwards. If the core is designed to be expandable, for example, and has small wall thicknesses, it is advantageous if the handling device is designed such that it can act on the cavity. For this purpose, it can comprise a stabilizing element such as a rod. Alternatively, it can be advantageous if the handling device comprises a control device or is in operative connection with a control device by means of which a pressure acting in the cavity of the core can be controlled in such a way that the shape of the core is stable while it is being introduced (“pushed in”) .

Vorzugsweise weist die Druckbeaufschlagungseinrichtung eine Temperiereinrichtung für das Druckmedium auf. Wenn das Druckmedium eine erhöhte Temperatur erhält, dann wird auch das Verstärkungselement mit erhöhter Temperatur beaufschlagt. Dies kann man vorteilhafterweise dazu nutzen, den Kunststoff des Verstärkungselements mit aufzuschmelzen, um beispielsweise die Fertigungszeiten kurz zu halten. Die Wärmeübertragung vom Kern auf das Verstärkungselement erfolgt schneller als eine Wärmeübertragung von Seiten der Anlagefläche her.The pressurization device preferably has a temperature control device for the pressure medium. If the pressure medium receives an increased temperature, then the reinforcement element is also subjected to an increased temperature. This can advantageously be used to melt the plastic of the reinforcing element at the same time, for example to keep the production times short. The heat transfer from the core to the reinforcement element takes place more quickly than heat transfer from the side of the contact surface.

Vorzugsweise weist die Presskrafterzeugungseinrichtung einen Druckraum auf, der auf seiner der Anlagefläche gegenüberliegenden Seite durch eine Membran begrenzt ist, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die einen Druck im Hohlraum und einen Druck im Druckraum aufeinander abstimmt. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass man für den Hohlraum und den Druckraum das gleiche Druckmedium verwendet, beispielsweise Öl oder eine andere Flüssigkeit. Die Drücke im Hohlraum und im Druckraum müssen nicht unbedingt gleich sein. Sie können beispielsweise auch auf ein vorbestimmtes Verhältnis zueinander eingestellt werden. Dabei können sich im Druckraum und im Hohlraum bevorzugt Drücke im Bereich zwischen etwa 1,5 bar und 50 bar, ganz bevorzugt zwischen etwa 2 bar und 30 bar ausbilden.The pressing force generating device preferably has a pressure chamber which is delimited by a membrane on its side opposite the contact surface, a control device being provided which coordinates a pressure in the cavity and a pressure in the pressure chamber. This can be achieved, for example, by using the same pressure medium, for example oil or another liquid, for the cavity and the pressure chamber. The pressures in the cavity and in the pressure chamber do not necessarily have to be the same. For example, they can also be set to a predetermined relationship to one another. In this case, pressures in the range between approximately 1.5 bar and 50 bar, very preferably between approximately 2 bar and 30 bar, can develop in the pressure space and in the cavity.

Vorzugsweise weist mindestens ein den Hohlraum begrenzender Wandabschnitt eine Dicke im Bereich von 0,05 mm bis 0,65 mm auf. Dies ist zwar eine relativ geringe Wandstärke. Sie erlaubt aber eine ausreichende Verformung des Kerns, um den Kern zu expandieren. Die bei der Expansion auftretende Volumenvergrößerung kann relativ klein sein. Sie liegt im Bereich von 0,2 % bis 2,2 %. At least one wall section delimiting the cavity preferably has a thickness in the range from 0.05 mm to 0.65 mm. Although this is a relatively small wall thickness. However, it allows sufficient deformation of the core to expand the core. The increase in volume that occurs during expansion can be relatively small. It is in the range from 0.2% to 2.2%.

Dabei kann fallweise bevorzugt sein, wenn ein erster, den Hohlraum begrenzender Wandabschnitt und ein zweiter den Hohlraum begrenzender Wandabschnitt in ihrer Dicke unterschiedlich ausgebildet sind. Dabei fällt die Dicke wenigstens eines Wandabschnitts in den Bereich von 0,05 mm bis 0,65 mm. Dabei sollte die Wandstärke des Kerns in Richtung eines Verstärkungselementes stärker sein als in Richtung der Form.In this case, it may be preferred in some cases if a first wall section delimiting the cavity and a second wall section delimiting the cavity are configured differently in terms of their thickness. The thickness of at least one wall section falls in the range from 0.05 mm to 0.65 mm. The wall thickness of the core should be stronger in the direction of a reinforcement element than in the direction of the mold.

Der Kern kann einen Hohlraum oder mehrere, voneinander separierte Hohlräume umfassen. Sofern mehrere voneinander separierte Hohlräume ausgebildet sind, können die Hohlräume mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden. Am Kern ist dann abschnittsweise eine unterschiedlich starke Expansion einstellbar. Auch ist es denkbar, dass eine gleich starke Expansion verschiedener Abschnitte des Kerns einstellbar ist, auch wenn die verschiedenen Abschnitte unterschiedliche Dicken der die ihnen zugehörigen Hohlräume begrenzenden Wandabschnitte aufweisen.The core can comprise a cavity or a plurality of cavities separated from one another. If several cavities separated from one another are formed, the cavities can be subjected to different pressures. Expansion of different strengths can then be set on the core in sections. It is also conceivable that an equally strong expansion of different sections of the core can be set, even if the different sections have different thicknesses of the wall sections delimiting the cavities belonging to them.

Vorzugsweise weist der Kern einen nach außen vorstehenden Vorsprung auf. In manchen Fällen ergibt sich bei der Anlage des Halbzeugs des Verstärkungselements an die Anordnung aus Fasern und Kunststoff ein Zwickel, in den der Vorsprung eintreten kann, um das Verstärkungselement auch hier abzustützen. Eine Stärkung bzw. eine Abstützung des Zwickels wirkt einer Delaminierung entgegen, insbesondere wenn die Anordnung aus Fasern und Kunststoff im unverpressten Zustand mehrere einzelnen Lagen umfasst, also beispielsweise aus übereinander angeordneten Prepregs oder Orangoblechen gebildet ist. Der Schlauch kann dann also positive und negative Radien an seinem Außenumfang aufweisen. Wichtig ist, wie bereits erwähnt, dass im gesamten Grenzbereich zwischen Form, Kern und (dazwischen angeordneten) zu erzeugendem Bauteil der Aufbau und die Aufrechterhaltung wirksamen Drucks ermöglicht ist. The core preferably has an outwardly protruding projection. In some cases, when the semi-finished product of the reinforcement element comes into contact with the arrangement of fibers and plastic, a gusset results in which the projection can enter in order to support the reinforcement element here as well. Strengthening or supporting the gusset counteracts delamination, in particular if the arrangement of fibers and plastic comprises several individual layers in the unpressed state, that is, for example, is formed from prepregs or orange sheets arranged one above the other. The hose can then have positive and negative radii on its outer circumference. As already mentioned, it is important that the build-up and maintenance of effective pressure is made possible in the entire boundary area between the mold, the core and the component to be produced (arranged in between).

Auch ist von Vorteil, wenn der Kern eine unverformbare Stützleiste aufweist. Dies bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Stützleiste bei einer Druckbeaufschlagung mit dem Druck im Druckraum oder im Hohlraum und bei einer Temperatur, mit der die Anordnung aus Fasern und Kunststoff beaufschlagt wird, sich um weniger als 0,05 % verformt.It is also advantageous if the core has a non-deformable support strip. In this context, this means that the support strip is deformed by less than 0.05% when pressure is applied to the pressure in the pressure space or in the cavity and at a temperature with which the arrangement of fibers and plastic is applied.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

  • 1 eine erste Ausführungsform eines Kerns,
  • 2 eine zweite Ausführungsform eines Kerns,
  • 3 eine dritte Ausführungsform eines Kerns mit Stützleiste,
  • 4 eine zweite Form eines Verstärkungselements mit einer vierten Form eines Kerns,
  • 5 die zweite Ausführungsform des Verstärkungselements mit einer fünften Form eines Kerns und
  • 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Vorgehensweise beim Einführen und Entnehmen des Kerns.
The invention is described below on the basis of preferred exemplary embodiments in conjunction with the drawing. Show here:
  • 1 a first embodiment of a core,
  • 2 a second embodiment of a core,
  • 3 a third embodiment of a core with a support strip,
  • 4th a second shape of a reinforcement element with a fourth shape of a core,
  • 5 the second embodiment of the reinforcement element with a fifth shape of a core and
  • 6th a schematic representation to explain the procedure for inserting and removing the core.

1 zeigt schematisch eine Form 1, in die man eine Anordnung 2 aus Fasern und Kunststoff einlegt und diese Anordnung dann mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur beaufschlagt. Dies ist durch Pfeile 3 angedeutet. 1 schematically shows a shape 1 into which you can put an arrangement 2 made of fibers and plastic and this arrangement is then subjected to increased pressure and temperature. This is through arrows 3 indicated.

Bei der Anordnung 2 aus Fasern und Kunststoff handelt es sich vorzugsweise um ein oder mehrere Prepregs, d.h. Fasern aus Kohlenstoff (Kohlefasern) oder anderen hochzugfesten Fasern, die mit einem Kunststoff, vorzugsweise einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyamid, z.B. PA6 versehen sind. Die Fasern können unidirektional angeordnet sein, also alle in die gleiche Richtung verlaufen. Es ist aber auch möglich, Prepregs zu verwenden, bei denen mehrere Faserschichten vorhanden sind, deren Fasern in unterschiedliche Richtungen verlaufen. Man kann auch unidirektionale Prepregs verwenden, also Prepregs, bei denen alle Fasern in die gleiche Richtung verlaufen, und die mehreren Prepregs in unterschiedlichen Richtungen in der Form 1 anordnen. Die Faserrichtung richtet sich nach der später gewünschten Belastbarkeit des Bauteils. Beispielsweise kann man aus dem Bauteil einen Rumpf oder eine Kabine eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs herstellen.In the arrangement 2 fibers and plastic are preferably one or more prepregs, ie fibers made of carbon (carbon fibers) or other high tensile strength fibers, which are provided with a plastic, preferably a thermoplastic, in particular polyamide, eg PA6. The fibers can be arranged unidirectionally, that is to say they can all run in the same direction. But it is also possible to use prepregs in which there are several fiber layers, the fibers of which run in different directions. You can also use unidirectional prepregs, i.e. prepregs in which all fibers run in the same direction and the multiple prepregs in different directions in the mold 1 arrange. The fiber direction depends on the later desired load capacity of the Component. For example, the component can be used to produce a fuselage or a cabin for a land, water or aircraft.

Die Form 1 weist eine Anlagefläche 1a auf, an der die Anordnung 2 aus Fasern und Kunststoff angelegt wird. In vielen Fällen wird es zweckmäßig sein, die Anlagefläche 1a in Schwerkraftrichtung unterhalb der Anordnung 2 aus Fasern und Kunststoff anzuordnen. Die Anlagefläche 1a weist eine Ausnehmung 1b auf, in der ein Verstärkungselement 4 angeordnet ist. Ein derartiges Verstärkungselement 4 wird auch als „Stringer“ bezeichnet. Im vorliegenden Fall der 1 ist das Verstärkungselement Z-förmig.Form 1 has a contact surface 1a on where the arrangement 2 made of fibers and plastic. In many cases it will be appropriate to use the contact surface 1a in the direction of gravity below the arrangement 2 made of fibers and plastic. The contact surface 1a has a recess 1b on, in which a reinforcing element 4th is arranged. Such a reinforcement element 4th is also known as a "stringer". In the present case, the 1 the reinforcement element is Z-shaped.

Die Beaufschlagung der Anordnung 2 aus Fasern und Kunststoff mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur erfolgt zweckmäßigerweise über eine Membran 8, die einen Druckraum (nicht näher dargestellt) begrenzt, in den ein Druckmedium, beispielsweise Öl, mit einem erhöhten Druck und einer erhöhten Temperatur eingespeist werden kann. Die Membran 8 ist auf der der Anlagefläche 1a gegenüberliegenden Seite der Anordnung 2 aus Fasern und Kunststoff angeordnet. Die Membran 8 ist nur in 1 dargestellt, kann bei den anderen Ausführungsformen aber ebenfalls vorhanden sein.The application of the order 2 made of fibers and plastic with increased pressure and temperature is expediently carried out via a membrane 8th , which delimits a pressure chamber (not shown in detail) into which a pressure medium, for example oil, can be fed at an increased pressure and an increased temperature. The membrane 8th is on the contact surface 1a opposite side of the arrangement 2 arranged from fibers and plastic. The membrane 8th is only in 1 shown, but can also be present in the other embodiments.

Das Verstärkungselement 4 weist einen ersten Schenkel 5 auf, der an der Anordnung 2 aus Fasern und Kunststoff anliegt. Die Erläuterung zu vereinfachen, wird diese Anordnung 2 kurz als „Haut 2a“ bezeichnet. Das Verstärkungselement 4 weist einen Steg 6 auf, der sich senkrecht zur Haut 2a erstreckt. Am von der Haut 2a abgewandten Ende des Steges 6 ist ein weiterer Schenkel 7 angeordnet. Die Ausnehmung in der Form 1 hat eine Tiefe, die dem Abstand der jeweils äußeren Seiten der Schenkel 5, 7 entspricht. Die Ausnehmung 1a weist Vertiefungen 9, 10 auf, die an die Schenkel 5, 7 angepasst sind.The reinforcement element 4th has a first leg 5 on who at the arrangement 2 made of fibers and plastic. To simplify the explanation, this arrangement becomes 2 short as "skin 2a " designated. The reinforcement element 4th has a footbridge 6th on that is perpendicular to the skin 2a extends. On the skin 2a remote end of the web 6th is another leg 7th arranged. The recess in the form 1 has a depth equal to the distance between the outer sides of the legs 5 , 7th corresponds. The recess 1a has depressions 9 , 10 on that to the thighs 5 , 7th are adapted.

Wenn nun die Haut 2a mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur beaufschlagt wird, dann wird auch das Verstärkungselement 4 erhitzt, was dazu führen kann, dass es nicht mehr formstabil bleibt, sondern fließfähig wird. Um eine Verformung zu vermeiden, ist ein Kern 11 mit einem Hohlraum 12 vorgesehen, der mit einem Druck p beaufschlagt werden kann. Die Druckbeaufschlagung erfolgt zweckmäßigerweise von einem Ende 13 des Kerns 11 her, wie dies in 6 dargestellt ist.If now the skin 2a is applied with increased pressure and temperature, then the reinforcing element 4th heated, which can mean that it no longer remains dimensionally stable, but becomes flowable. To avoid deformation is a core 11 with a cavity 12 provided, which can be subjected to a pressure p. The pressure is expediently applied from one end 13 of the core 11 like this in 6th is shown.

Vor einer Beaufschlagung des Hohlraums 12 mit Druck befindet sich eine Wand 14 des Kerns mehr oder weniger unkontrolliert in der Ausnehmung 1a, d.h. Sie hat keine definierte Position. Wenn der Hohlraum 12 allerdings mit Druck p beaufschlagt worden ist, dann legt sich die Wand an das Verstärkungselement 4 an, wie dies mit dem Bezugszeichen 14a dargestellt ist.Before loading the cavity 12 with pressure there is a wall 14th of the core more or less uncontrolled in the recess 1a , ie it has no defined position. When the cavity 12 however, pressure p has been applied, then the wall rests against the reinforcing element 4th as indicated by the reference number 14a is shown.

Der Kern 11 hat also ein veränderliches Volumen. Damit ist es möglich, die gleiche Verfahrensweise zu verwenden, auch wenn Verstärkungselemente 4 verwendet werden, die sich voneinander unterscheiden. Hier gibt es durchaus Bautoleranzen im Bereich von 5 bis 10 %.The core 11 so has a variable volume. This makes it possible to use the same procedure, even when reinforcing elements 4th different from each other. There are construction tolerances in the range of 5 to 10%.

Der Kern 11 ist hier als „Schlauch“ ausgebildet, also als Körper mit Hohlraum 12, der zumindest in Umfangsrichtung dehnbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine nicht näher dargestellte Falte vorgesehen sein, die sich entlang der Längserstreckung des Körpers erstreckt. Der Kern 11 kann aus einem dünnen Metall gebildet sein, das in gewissem Maße entsprechend dem Hook'schen Gesetz elastisch dehnbar ist. Ein derartiger Schlauch kann durch ein Innenhochdruck-Umformverfahren hergestellt werden. „Elastisch“ heißt im vorliegenden Fall, dass sich das Volumen des Kerns bei Beaufschlagung mit Druck vergrößert und wieder verkleinert, wenn der Druck p abgesenkt wird.The core 11 is designed here as a “tube”, ie as a body with a cavity 12 , which is stretchable at least in the circumferential direction. As an alternative or in addition, a fold (not shown in more detail) can also be provided, which extends along the longitudinal extent of the body. The core 11 can be formed from a thin metal which is elastically extensible to some extent according to Hook's law. Such a hose can be produced by an internal high pressure forming process. In the present case, “elastic” means that the volume of the core increases when pressure is applied and decreases again when the pressure p is reduced.

In einem Bereich 15 weist das Verstärkungselement 4 einen Vorsprung 16 auf, der in einen Zwickel zwischen der Wand 14a und der Haut 2a hineinragt. Bei einem derartigen Verstärkungselement 4 kann man erreichen, dass das Verstärkungselement 4 durch den Kern 11 vollflächig mit Druck beaufschlagt wird. Allerdings ist ein derartiges Verstärkungselement 4 mit Ausformung 16 nur mit einem gewissen Aufwand herzustellen und damit entsprechend teuer.In one area 15th has the reinforcing element 4th a head start 16 on that in a gusset between the wall 14a and the skin 2a protrudes. With such a reinforcing element 4th one can achieve that the reinforcing element 4th through the core 11 is fully pressurized. However, such a reinforcing element is 4th with molding 16 can only be produced with a certain amount of effort and therefore correspondingly expensive.

2 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden sind. 2 shows an alternative embodiment in which identical and functionally identical elements have been provided with the same reference numerals.

In diesem Fall weist der Kern 11 im Bereich 15 eine Ausformung 17 auf, die in den Zwickel zwischen dem Verstärkungselement 4 und der Haut 2a hineinragt. Ansonsten ist die Vorgehensweise gleich. Der Schlauch mit seinem Hohlraum 12 wird gemeinsam mit dem Verstärkungselement 4 in die Ausnehmung 8 der Form 1 eingelegt. Danach wird die Anordnung 2 aus Fasern und Kunststoff in die Form eingelegt, um später die Haut 2a zu bilden und die Haut 2a wird mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur beaufschlagt. Gleichzeitig wird der Hohlraum 12 mit dem Druck p beaufschlagt, so dass das Verstärkungselement 4 abgestützt ist und sich praktisch nicht verformen kann.In this case the core points 11 in the area 15th a formation 17th on that in the gusset between the reinforcing element 4th and the skin 2a protrudes. Otherwise the procedure is the same. The tube with its cavity 12 is shared with the reinforcement element 4th into the recess 8th the form 1 inserted. After that the arrangement 2 Made of fibers and plastic inserted into the mold to later make the skin 2a to form and skin 2a is subjected to increased pressure and temperature. At the same time the cavity becomes 12 applied to the pressure p, so that the reinforcing element 4th is supported and practically cannot deform.

3 zeigt eine dritte Variante, bei der gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hier ist zwischen dem Kern 11 und der Haut 2a eine Stützleiste 18 angeordnet. Die Stützleiste 18 kann unverformbar ausgebildet sein. Sie weist eine Ausformung 19 auf, die in den Zwickel zwischen dem Verstärkungselement 4 und der Haut 2a hineinragt. 3 shows a third variant, in which the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals. Here is between the core 11 and the skin 2a a support bar 18th arranged. The support bar 18th can be designed to be non-deformable. It has a formation 19th on that in the gusset between the reinforcing element 4th and the skin 2a protrudes.

In den 1 bis 3 ist ein Z-förmiges Verstärkungselement 4 dargestellt. Die 4 und 5 zeigen ein Ω-förmiges Verstärkungselement 4, das gemeinsam mit der Haut 2a einen Hohlraum umschließt, in dem der Kern 11 angeordnet ist. Auch hier weist der Kern 11 wieder einen Hohlraum 12 auf, der mit einem Druck p beaufschlagt werden kann, um beim Heizen und Pressen der Haut 2a eine Verformung des Verstärkungselements 4 zu verhindern.In the 1 to 3 is a Z-shaped reinforcement element 4th shown. The 4th and 5 show an Ω-shaped reinforcing element 4th that shares with the skin 2a encloses a cavity in which the core 11 is arranged. Here, too, the core points 11 again a cavity 12 to which a pressure p can be applied in order to heat and press the skin 2a deformation of the reinforcement element 4th to prevent.

4b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Bereichs 15 aus 4a. Man kann erkennen, dass das Verstärkungselement 4 mit einer Ausformung versehen ist, die in einen Zwickel zwischen dem Kern 11 und der Haut 2a hineinragt. 4b shows an enlarged section of the area 15th out 4a . One can see that the reinforcing element 4th is provided with a molding that is in a gusset between the core 11 and the skin 2a protrudes.

5b zeigt eine Vergrößerung des Bereichs 15 aus 5a. Man kann hier erkennen, dass der Kern 11 eine Ausformung 17 aufweist, die in den Zwickel zwischen dem Verstärkungselement 4 und der Haut 2a hineinragt. 5b shows an enlargement of the area 15th out 5a . You can see here that the core 11 a formation 17th having in the gusset between the reinforcing element 4th and the skin 2a protrudes.

Da es bei den Ausgestaltungen nach 4 und 5 jeweils zwei Berührungsbereiche zwischen einem Verstärkungselement 4 und der Haut 2a gibt, kann der jeweils andere Berührungsbereich entsprechend ausgebildet sein.Since it is in the refinements 4th and 5 two areas of contact between a reinforcement element 4th and the skin 2a there, the other contact area can be designed accordingly.

6 zeigt schematisch die Vorgehensweise, wie man den Kern 11 in das Verstärkungselement einführt. Hierzu ist beispielsweise ein Handhabungsstab 19 vorgesehen, der zusammen mit dem Kern 11 in den Hohlraum 12 eingeführt wird. Der Handhabungsstab 19 kann dann aus dem Kern 11 herausgezogen werden. Der Kern 11 weist am Ende 13 einen Gewindeanschluss 14 auf, so dass er druckdicht mit einer Druckquelle verbunden werden kann, sobald er vollständig in das Verstärkungselement 4 eingeführt worden ist. An diesem Ende kann dann der Druck p aufgebracht werden. 6th shows schematically the procedure how to get the core 11 introduces into the reinforcement element. For this purpose, for example, a handling rod 19th provided along with the core 11 into the cavity 12 is introduced. The handling stick 19th can then from the core 11 be pulled out. The core 11 points at the end 13 a threaded connection 14th so that it can be connected to a pressure source in a pressure-tight manner as soon as it is completely in the reinforcing element 4th has been introduced. The pressure p can then be applied to this end.

Nach Beendigung des Herstellungsvorgangs, also wenn die Temperatur und der Druck abgesenkt worden ist und das Bauteil aus der Form 1 entnommen worden ist, kann man den Kern 11 herausziehen.At the end of the manufacturing process, i.e. when the temperature and pressure have been lowered and the component is out of the mold 1 has been taken, you can see the core 11 pull out.

Das Bauteil kann durchaus eine Länge von mehreren Metern aufweisen, beispielsweise eine Länge im Bereich von 10 bis 15 m oder mehr.The component can definitely have a length of several meters, for example a length in the range from 10 to 15 m or more.

Die Beaufschlagung mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur erfolgt vorzugsweise über ein Öl, das in einen Öldruckraum eingeführt wird. Der Öldruckraum ist von der Anordnung 2 aus Fasern und Kunststoff, also der Haut 2a, durch eine nicht näher dargestellte Membran getrennt. Das Öl kann eine Temperatur im Bereich von 350° C bis 410° C haben, wenn die erhöhte Temperatur gewünscht ist. Nach dem Pressen, also nach der Druckbeaufschlagung, kann eine Absenkung der Temperatur auf etwa 30° C erfolgen.The application of increased pressure and increased temperature is preferably carried out via an oil which is introduced into an oil pressure chamber. The oil pressure chamber is of the arrangement 2 made of fibers and plastic, i.e. the skin 2a , separated by a membrane not shown. The oil can have a temperature in the range of 350 ° C to 410 ° C if the elevated temperature is desired. After pressing, i.e. after the application of pressure, the temperature can be reduced to around 30 ° C.

Die oben genannten Prepregs können von Hand oder von Tape-Layern in die Form 1 eingelegt werden. Die Dicke der Haut 2a kann dadurch eingestellt werden, dass man mehr oder weniger Prepregs verwendet.The above prepregs can be made into the mold by hand or by layers of tape 1 be inserted. The thickness of the skin 2a can be adjusted by using more or less prepregs.

Die oben genannte Membran kann einen Rz-Wert von unter 0,1 |jm haben, so dass sich eine extrem glatte Haut 2 ergibt.The membrane mentioned above can have an R z value of less than 0.1 μm, so that the skin is extremely smooth 2 results.

Die Druck- und die Temperaturkurve beim Beaufschlagen der Anordnung aus Fasern und Kunststoff in der Form 1 sollte möglichst parallel ansteigen und möglichst parallel wieder abklingen.The pressure and temperature curve when the arrangement of fibers and plastic is applied in the mold 1 should rise as parallel as possible and decrease again as parallel as possible.

Man kann nun die durch die Pfeile 3 symbolisierte Druck- und Temperaturbeaufschlagung der Anordnung 2 aus Fasern und Kunststoff mit der Druckbeaufschlagung des Hohlraums 12 durch eine nicht näher dargestellte gemeinsame Steuereinrichtung steuern. Beispielsweise kann man die Drücke in dem Hohlraum 12 und in dem oben erwähnten Druckraum gleich groß machen oder man kann ein bestimmtes vorgegebenes Verhältnis zwischen diesen Drücken einstellen. So kann man beispielsweise dafür sorgen, dass der Druck im Druckraum immer um mindestens 5 % größer ist als der Druck im Hohlraum 12.You can now use the arrows 3 symbolized pressure and temperature application of the arrangement 2 Made of fibers and plastic with the pressurization of the cavity 12 control by a common control device not shown. For example, one can see the pressures in the cavity 12 and make the same size in the above-mentioned pressure space or you can set a certain predetermined ratio between these pressures. For example, you can ensure that the pressure in the pressure chamber is always at least 5% greater than the pressure in the cavity 12 .

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Claims (21)

Verfahren zum Erzeugen eines Bauteils, insbesondere eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs oder eines Rotorblatts einer Windenergieanlage, bei dem man eine Anordnung (2) aus Fasern und Kunststoff in eine Form (1) einlegt und mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur (3) beaufschlagt, wobei man eine Form (1) verwendet, die mindestens eine Ausnehmung (8) aufweist, in der man ein Verstärkungselement (4) anordnet, dadurch gekennzeichnet, dass man das Verstärkungselement (4) gemeinsam mit einem Kern (11) in der Ausnehmung (8) anordnet.Method for producing a component, in particular a land vehicle, watercraft or aircraft or a rotor blade of a wind turbine, in which an arrangement (2) made of fibers and plastic is placed in a mold (1) and subjected to increased pressure and temperature (3) applied, using a mold (1) which has at least one recess (8) in which a reinforcing element (4) is arranged, characterized in that the reinforcing element (4) together with a core (11) in the recess (8) orders. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Kern (11) verwendet, der eine Querschnittsform aufweist, die an einen freien Querschnitt angepasst ist, der sich nach dem Einlegen des Verstärkungselements (4) in die Ausnehmung (8) ergibt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a core (11) is used which has a cross-sectional shape which is adapted to a free cross-section which results after the reinforcement element (4) has been inserted into the recess (8). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Kern (11) mit einem veränderlichen Volumen verwendet.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that a core (11) with a variable volume is used. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Kern (11) einen Körper mit einem Hohlraum (12) verwendet, den man mit Druck (p) beaufschlagt.Procedure according to Claim 3 , characterized in that a body with a cavity (12) is used as core (11), to which pressure (p) is applied. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Körper verwendet, der zumindest entlang seines Umfangs dehnbar ist.Procedure according to Claim 4 , characterized in that one uses a body which is stretchable at least along its circumference. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Körper verwendet, der vor der Druckbeaufschlagung mindestens eine Falte aufweist, die sich entlang der Längserstreckung des Körpers erstreckt.Procedure according to Claim 4 or 5 , characterized in that a body is used which, before the application of pressure, has at least one fold which extends along the longitudinal extent of the body. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Körper verwendet, der durch ein Innenhochdruck-Umformverfahren hergestellt ist.Method according to one of the Claims 4 to 6th , characterized in that a body is used which is produced by an internal high pressure forming process. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Kern (11) aus einem Metall verwendet.Method according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that a core (11) made of a metal is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Kern (11) aus einem Kunststoff verwendet, dessen Schmelztemperatur größer ist als die erhöhte Temperatur.Method according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that a core (11) made of a plastic is used, the melting temperature of which is greater than the elevated temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Stützleiste (18) zwischen dem Kern (11) und der Anordnung (2) aus Fasern und Kunststoff anordnet.Method according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that a support strip (18) is arranged between the core (11) and the arrangement (2) made of fibers and plastic. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Kern (11) verwendet, der eine Ausformung (17) aufweist, die in einen Zwickel zwischen dem Verstärkungselement (4) und der Anordnung (2) aus Fasern und Kunststoff hineinragt.Method according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that a core (11) is used which has a recess (17) which protrudes into a gusset between the reinforcing element (4) and the arrangement (2) made of fibers and plastic. Vorrichtung zum Erzeugen eines Bauteils, insbesondere eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs oder eines Rotorblatts einer Windenergieanlage, mit einer Form (1), die eine Anlagefläche (1a) und eine Ausnehmung (1b) in der Anlagefläche (1a) aufweist, wobei der Anlagefläche (1a) benachbart eine Presskrafterzeugungseinrichtung (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein verformbarer Kern (11) in der Ausnehmung (1b) angeordnet ist.Device for producing a component, in particular a land vehicle, watercraft or aircraft or a rotor blade of a wind turbine, with a shape (1) which has a contact surface (1a) and a recess (1b) in the contact surface (1a), the A pressing force generating device (3) is arranged adjacent to the contact surface (1a), characterized in that a deformable core (11) is arranged in the recess (1b). Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (11) zu mindestens 80% aus einem Metall gebildet ist.Device according to Claim 12 , characterized in that the core (11) is formed to at least 80% of a metal. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (11) expandierbar ist.Device according to Claim 12 or 13 , characterized in that the core (11) is expandable. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (11) einen Hohlraum (12) aufweist, der durch eine Druckbeaufschlagungseinrichtung mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist.Device according to Claim 14 , characterized in that the core (11) has a cavity (12) to which a pressure medium can be applied by a pressure application device. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (11) in der Ausnehmung (1b) beweglich ist und einen Druckanschluss aufweist.Device according to Claim 15 , characterized in that the core (11) is movable in the recess (1b) and has a pressure connection. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagungseinrichtung eine Temperiereinrichtung für das Druckmedium aufweist.Device according to Claim 15 or 16 , characterized in that the pressure application device has a temperature control device for the pressure medium. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Presskrafterzeugungseinrichtung (3) einen Druckraum aufweist, der auf seiner der Anlagefläche gegenüberliegenden Seite durch eine Membran (8) begrenzt ist, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die einen Druck im Hohlraum (12) und einen Druck im Druckraum aufeinander abstimmt.Device according to one of the Claims 15 to 17th , characterized in that the pressing force generating device (3) has a pressure chamber which is delimited on its side opposite the contact surface by a membrane (8), a control device being provided which applies a pressure in the cavity (12) and a pressure in the pressure chamber to one another votes. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein den Hohlraum (12) begrenzender Wandabschnitt eine Dicke im Bereich von 0,05 mm bis 2,5 mm aufweist.Device according to one of the Claims 15 to 18th , characterized in that at least one wall section delimiting the cavity (12) has a thickness in the range from 0.05 mm to 2.5 mm. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (11) einen nach außen vorstehenden Vorsprung (17) aufweist.Device according to one of the Claims 12 to 19th , characterized in that the core (11) has an outwardly protruding projection (17). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (11) eine unverformbare Stützleiste (18) aufweist.Device according to one of the Claims 12 to 20th , characterized in that the core (11) has a non-deformable support strip (18).
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