DE102019111812A1

DE102019111812A1 - Device and method for producing a fiber composite material

Info

Publication number: DE102019111812A1
Application number: DE102019111812.3A
Authority: DE
Inventors: André Lück
Original assignee: Neue Mat Fuerth GmbH; Neue Materialien Fuerth GmbH
Current assignee: Neue Mat Fuerth GmbH; Neue Materialien Fuerth GmbH
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Vorrichtung (1) zur Herstellung eines Faserverbundmaterials aus einem Fasermaterial und einem Matrixmaterial, umfassend- zwei gegenüberliegende Werkzeugteile (2, 3), zwischen denen eine das Fasermaterial und das Matrixmaterial umfassende Materialanordnung (4) anordenbar ist,- eine Pressvorrichtung (5), die dazu eingerichtet ist, die Werkzeugteile mit einer Pressenkraft zum Imprägnieren des Fasermaterials durch das sich in einem fließfähigen Zustand befindliche Matrixmaterial und/oder zum Konsolidieren des Fasermaterials und des Matrixmaterials und/oder zum Solidifizieren des Matrixmaterials zu beaufschlagen, und- eine Abdichtvorrichtung (6), die dazu eingerichtet ist, die Materialanordnung von einer Seite aus in Randabschnitten (8, 9) des Fasermaterials stärker als zwischen den Randabschnitten (8, 9) zu komprimieren, um einen Fließwiderstand des Matrixmaterials innerhalb des Fasermaterials zu erhöhen, wobei die Vorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, eine der Abdichtvorrichtung (6) abgewandte Seite der Materialanordnung (4) auf einer nicht konkaven Oberfläche gegen die Kompression durch die Abdichtvorrichtung (6) abzustützen.Device (1) for producing a fiber composite material from a fiber material and a matrix material, comprising - two opposing tool parts (2, 3), between which a material arrangement (4) comprising the fiber material and the matrix material can be arranged, - a pressing device (5) which is set up to apply a press force to the tool parts for impregnating the fiber material with the matrix material in a flowable state and / or for consolidating the fiber material and the matrix material and / or for solidifying the matrix material, and - a sealing device (6), which is set up to compress the material arrangement from one side in edge sections (8, 9) of the fiber material more than between the edge sections (8, 9) in order to increase a flow resistance of the matrix material within the fiber material, the device (1) is set up to remove one of the sealing device (6) turned side of the material arrangement (4) on a non-concave surface to support against the compression by the sealing device (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faserverbundmaterials aus einem Fasermaterial und einem Matrixmaterial, umfassend zwei gegenüberliegende Werkzeugteile, zwischen denen eine das Fasermaterial und das Matrixmaterial umfassende Materialanordnung anordenbar ist, eine Pressvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Werkzeugteile mit einer Pressenkraft zum Imprägnieren des Fasermaterials durch das sich in einem fließfähigen Zustand befindliche Matrixmaterial und/oder zum Konsolidieren des Fasermaterials und des Matrixmaterials und/oder zum Solidifizieren des Matrixmaterials zu beaufschlagen, und eine Abdichtvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Materialanordnung von einer Seite aus in Randabschnitten des Fasermaterials stärker als zwischen den Randabschnitten zu komprimieren, um einen Fließwiderstand des Matrixmaterials innerhalb des Fasermaterials zu erhöhen.The present invention relates to a device for producing a fiber composite material from a fiber material and a matrix material, comprising two opposing tool parts, between which a material arrangement comprising the fiber material and the matrix material can be arranged, a pressing device which is set up to impregnate the tool parts with a pressing force of the fiber material through the matrix material in a flowable state and / or to consolidate the fiber material and the matrix material and / or to solidify the matrix material, and a sealing device which is set up to the material arrangement from one side in edge sections of the fiber material to compress more than between the edge sections in order to increase a flow resistance of the matrix material within the fiber material.

Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundmaterials.The invention also relates to a method for producing a fiber composite material.

Bei der Herstellung eines Faserverbundmaterials wird typischerweise eine ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial umfassende Materialanordnung mittels einer Pressvorrichtung verpresst, damit das Matrixmaterial das Fasermaterial imprägnieren kann und/oder das Matrixmaterial und das Fasermaterial konsolidiert werden können und/oder das Matrixmaterial solidifiziert werden kann. Um eine gute Qualität des Faserverbundmaterials zu erzielen, sollte Luft, die sich im Fasermaterial befindet, während des Verpressens möglichst vollständig entweichen und durch das Matrixmaterial verdrängt werden. Um zu vermeiden, dass das Matrixmaterial während des Verpressens seitlich durch Randabschnitte aus dem Fasermaterial heraustritt und es so zu übermäßigen Verlusten des Matrixmaterials kommt, wurde bereits vorgeschlagen, die Materialanordnung in den Randabschnitten stärker zu komprimieren als zwischen ihnen. Dadurch wird ein Fließwiderstand des Matrixmaterials so erhöht, dass einerseits die Luft entweichen kann und andererseits ein Heraustreten des Matrixmaterials und damit ein Druckverlust verhindert wird.In the production of a fiber composite material, a material arrangement comprising a fiber material and a matrix material is typically pressed by means of a pressing device so that the matrix material can impregnate the fiber material and / or the matrix material and the fiber material can be consolidated and / or the matrix material can be solidified. In order to achieve a good quality of the fiber composite material, air that is in the fiber material should escape as completely as possible during the pressing and be displaced by the matrix material. In order to avoid that the matrix material emerges laterally through edge sections of the fiber material during the pressing and there is thus excessive loss of the matrix material, it has already been proposed to compress the material arrangement in the edge sections more than between them. As a result, a flow resistance of the matrix material is increased in such a way that, on the one hand, the air can escape and, on the other hand, an escape of the matrix material and thus a loss of pressure is prevented.

Das Dokument DE 10 2012 217 373 A1 offenbart beispielsweise eine Pressvorrichtung zum Erzeugen von Faserverbundbauteilen mit einer ersten und einer relativ hierzu beweglichen zweiten Werkzeughälfte, wobei die beiden Werkzeughälften im geschlossenen Zustand der Pressvorrichtung zwischen den beiden Werkzeughälften einen formgebenden Zwischenraum zur Aufnahme und flächigen Druckbeaufschlagung eines zu pressenden Faserhalbzeugs definieren. Die Pressvorrichtung umfasst eine um den Zwischenraum umlaufende Stauanordnung, welche dazu ausgebildet ist, eine gegenüber dem Zwischenraum lokal verstärkte Kompression des zu pressenden Faserhalbzeugs bereitzustellen. Die Stauanordnung umfasst eine Staustruktur mit einer Stauschwelle. Ein auf der ersten Werkzeughälfte angeordneter erster Teil der Staustruktur ist im Wesentlichen komplementär zu einem auf der zweiten Werkzeughälfte angeordneten nutförmigen zweiten Teil der Staustruktur ausgebildet, sodass der erste Teil und der zweite Teil der Staustruktur im geschlossenen Zustand der Pressvorrichtung derart zusammenwirken, dass zwischen beiden Teilen ein spaltförmiger Durchgang zwischen dem Zwischenraum und einer Umgebung der Pressvorrichtung definiert wird.The document DE 10 2012 217 373 A1 discloses, for example, a pressing device for producing fiber composite components with a first and a second tool half that is movable relative thereto, the two tool halves defining a shaping gap between the two tool halves in the closed state of the pressing device for receiving and applying pressure to a semi-finished fiber product to be pressed. The pressing device comprises a damming arrangement that runs around the intermediate space and is designed to provide a locally increased compression of the semifinished fiber product to be pressed compared to the intermediate space. The stowage arrangement comprises a stowage structure with a stowage shaft. A first part of the storage structure arranged on the first tool half is essentially complementary to a groove-shaped second part of the storage structure arranged on the second tool half, so that the first part and the second part of the storage structure interact in the closed state of the press device in such a way that between the two parts a gap-shaped passage is defined between the intermediate space and an environment of the pressing device.

Greift jedoch eine konvex geformte Abdichtvorrichtung beim Verpressen in eine nutartige bzw. konkave Abdichtvorrichtung ein, werden beide werkzeugteilseitigen Oberflächen der zwischen den Werkzeugteilen eingelegten Materialanordnung mehrfach gebogen. Dies erschwert ein Lösen der Abdichtvorrichtung beim Auseinanderbewegen der Werkzeugteile nach erfolgter Imprägnierung bzw. Konsolidierung bzw. Solidifizierung. Gleichzeitig wird eine der Oberflächen mit größeren Kräften belastet als die andere Oberfläche. Daraus resultiert eine Inhomogenität der Faserstruktur, die ihrerseits zu unerwünschten großen Materialanisotropien im hergestellten Faserverbundmaterial führt.However, if a convex-shaped sealing device engages in a groove-like or concave sealing device during pressing, both surfaces on the tool part side of the material arrangement inserted between the tool parts are bent several times. This makes it more difficult to loosen the sealing device when the tool parts are moved apart after the impregnation or consolidation or solidification. At the same time, one of the surfaces is loaded with greater forces than the other surface. This results in an inhomogeneity of the fiber structure, which in turn leads to undesirably large material anisotropies in the fiber composite material produced.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Herstellung eines Faserverbundmaterials anzugeben, bei der sowohl eine gute Entlüftung eines Fasermaterials als auch eine Begrenzung von Verlusten eines Matrixmaterials gewährleistet ist und gleichzeitig der Herstellungsprozess, die Qualität und die Entformbarkeit des Faserverbundmaterials verbessert wird.The invention is therefore based on the object of specifying a way of producing a fiber composite material in which both good ventilation of a fiber material and limitation of losses of a matrix material are ensured and at the same time the manufacturing process, the quality and the demoldability of the fiber composite material are improved.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, eine der Abdichtvorrichtung abgewandte Seite der Materialanordnung auf einer nicht konkaven Oberfläche gegen die Kompression durch die Abdichtvorrichtung abzustützen.To achieve this object, it is proposed according to the invention in a device of the type mentioned at the outset that the device is designed to support a side of the material arrangement facing away from the sealing device on a non-concave surface against compression by the sealing device.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich auf gegenüberliegenden werkzeugteilseitigen Oberflächen der Materialanordnung auftretende Kräfte erheblich reduzieren lassen, wenn die die Randabschnitte komprimierende Abdichtvorrichtung gegen eine nicht konkave, also insbesondere eine ebene oder konvexe, Oberfläche abgestützt wird. Dadurch wird ein beidseitiges Umbiegen der Materialanordnung vermieden, wodurch unterschiedlich starke Spannungen auf beiden Seiten der Materialanordnung verringert werden. Gleichsam wird ein vereinfachtes Entfernen der Abdichtvorrichtung aus den komprimierten Randabschnitten der Materialanordnung ermöglicht, wenn die Werkzeugteile nach erfolgter Imprägnierung bzw. Konsolidierung bzw. Solidifizierung auseinander geführt werden.The invention is based on the knowledge that forces occurring on opposing tool part-side surfaces of the material arrangement can be reduced considerably if the sealing device compressing the edge sections is supported against a non-concave, i.e. in particular a flat or convex, surface. This avoids bending over the material arrangement on both sides, as a result of which different stresses on both sides of the material arrangement are reduced. Simplified removal of the sealing device from the compressed edge sections of the material arrangement is made possible when the tool parts are carried out impregnation or consolidation or solidification are separated.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung realisiert mit Vorteil eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses des Faserverbundmaterials und reduziert zusätzlich Anisotropien des Faserverbundmaterials, die aus den erheblich divergierenden Kräften bei einer herkömmlicherweise vorgenommenen Abstützung gegen eine konkave Oberfläche resultieren. Dadurch wird die Qualität des hergestellten Faserverbundmaterials verbessert.The device according to the invention advantageously simplifies the manufacturing process of the fiber composite material and additionally reduces anisotropies of the fiber composite material that result from the considerably divergent forces in a conventionally made support against a concave surface. This improves the quality of the fiber composite material produced.

Es wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt, wenn die Abdichtvorrichtung für einen jeweiligen Randabschnitt ein zumindest abschnittsweise konvexes Abdichtelement aufweist, welches dazu eingerichtet ist, die Materialanordnung im Randabschnitt zu komprimieren. Besonders bevorzugt ist das Abdichtelement in seinen die Randabschnitte abdichtenden Bereichen vollständig konvex. Das Abdichtelement kann vollständig abgerundet sein oder einen abgerundeten Abschnitt aufweisen. Der abgerundete Abschnitt kann an einer Kante des Abdichtelements enden. Es ist auch möglich, dass das Abdichtelement abschnittsweise einen ebenen und/oder einen schrägen Abschnitt aufweist. Besonders bevorzugt umfasst das Abdichtelement eine sich entlang der Richtung der Pressenkraft erstreckende Innenfläche, die, insbesondere abgerundet, in eine schrägen Abschnitt übergeht, der wiederum, insbesondere unter Ausbildung einer Kante, in einen ebenen Abschnitt übergeht, der, insbesondere abgerundet, in eine sich in Richtung der Pressenkraft erstreckendende Außenfläche des Abdichtelements übergeht.It is preferred in the device according to the invention if the sealing device for a respective edge section has a sealing element which is convex at least in sections and which is designed to compress the material arrangement in the edge section. The sealing element is particularly preferably completely convex in its areas sealing the edge sections. The sealing element can be completely rounded or have a rounded section. The rounded section can end at an edge of the sealing element. It is also possible for the sealing element to have a flat and / or an inclined section in sections. Particularly preferably, the sealing element comprises an inner surface extending in the direction of the pressing force, which, in particular rounded, merges into an inclined section, which in turn merges into a flat section, in particular with the formation of an edge, which, particularly rounded, merges into a Direction of the pressing force extending outer surface of the sealing element merges.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Abdichtvorrichtung außerhalb der Werkzeugteile angeordnet. Dadurch lassen sich herkömmliche Werkzeugteile einfach mit der Abdichtvorrichtung nachrüsten. Typischerweise wird die Abdichtvorrichtung an einem der Werkzeugteile angeordnet.According to a particularly preferred embodiment, the sealing device is arranged outside the tool parts. This means that conventional tool parts can easily be retrofitted with the sealing device. Typically, the sealing device is arranged on one of the tool parts.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform ist die Abdichtvorrichtung in eines der Werkzeugteile integriert. Dabei ist es möglich, dass die Abdichtvorrichtung einstückig mit dem Werkzeugteil ausgebildet ist oder an einem der Werkzeugteile befestigt ist. Alternativ weist das Werkzeugteil, insbesondere für jedes Abdichtelement, eine oder mehrere Eintiefungen auf, in welche die Abdichtvorrichtung eingesetzt ist.According to an alternative embodiment, the sealing device is integrated into one of the tool parts. It is possible here for the sealing device to be designed in one piece with the tool part or to be attached to one of the tool parts. Alternatively, the tool part, in particular for each sealing element, has one or more recesses into which the sealing device is inserted.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Federanordnung umfasst, wobei die Abdichtvorrichtung gegen eine von der Federanordnung bereitgestellte Rückstellkraft beweglich gelagert ist. Durch die Federanordnung lässt sich die zum Komprimieren der Randabschnitte aufgewendete Kraft im Hinblick auf die Verwendung unterschiedlicher Fasermaterialien und/oder Dicken des Fasermaterials einstellen. Die Federanordnung kann durch eine oder mehrere Metallfedern und/oder Gummielemente und/oder Luftfedern und/oder Gasdruckfedern ausgebildet sein.Particular advantages result if the device according to the invention further comprises a spring arrangement, the sealing device being movably supported against a restoring force provided by the spring arrangement. The spring arrangement allows the force applied to compress the edge sections to be adjusted with regard to the use of different fiber materials and / or thicknesses of the fiber material. The spring arrangement can be formed by one or more metal springs and / or rubber elements and / or air springs and / or gas pressure springs.

Die Federanordnung kann mehrere Federelemente aufweisen, die zum Ausüben einer Teilkraft der Rückstellkraft auf die Abdichtvorrichtung eingerichtet sind. Insbesondere sind Federkonstanten der Federelemente unterschiedlich. Auf diese Weise kann die Abdichtvorrichtung an unterschiedliche Eigenschaften der Werkzeugteile oder der Vorrichtung sowie an unterschiedliche Materialzustände an unterschiedlichen Positionen des Werkzeugs und bei mehreren Pressvorgängen angepasst werden. So kann Variationen und/oder Schwankungen des Fließwiderstands des Matrixmaterials durch variierende Komprimierung entgegengewirkt werden.The spring arrangement can have a plurality of spring elements which are designed to exert a partial force of the restoring force on the sealing device. In particular, the spring constants of the spring elements are different. In this way, the sealing device can be adapted to different properties of the tool parts or of the device as well as to different material conditions at different positions of the tool and with several pressing processes. Variations and / or fluctuations in the flow resistance of the matrix material can thus be counteracted by varying compression.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Abdichtvorrichtung entlang eines jeweiligen Randabschnitts segmentiert ist und die Federelemente zum Ausüben einer jeweiligen Teilkraft auf ein jeweiliges Segment der Abdichtvorrichtung eingerichtet sind.It is particularly preferred that the sealing device is segmented along a respective edge section and the spring elements are set up to exert a respective partial force on a respective segment of the sealing device.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese eine zweite Abdichtvorrichtung umfassen, welche die nicht konkave Oberfläche bildet und dazu eingerichtet ist, die Materialanordnung von der der ersten Abdichtvorrichtung gegenüberliegenden Seite der Materialanordnung aus in den Randabschnitten zu komprimieren. Die Abdichtvorrichtungen können insbesondere gleichartig ausgebildet sein, sodass die auf beide werkzeugteilseitigen Oberflächen der Materialanordnung wirkenden Kräfte ähnlich oder sogar praktisch gleichgroß sind. So können die unerwünschten Materialanisotropien weitestgehend vermieden werden. Gleichsam muss die Materialanordnung auf jeder Seite nur mit ungefähr der Hälfte der Eindringtiefe, die bei nur einer Abdichtvorrichtung verwendet wird, komprimiert werden, um den den Fließwiderstand erhöhenden Effekt zur Vermeidung des Austretens des Matrixmaterials zu erzielen.In a further development of the device according to the invention, it can comprise a second sealing device which forms the non-concave surface and is set up to compress the material arrangement in the edge sections from the side of the material arrangement opposite the first sealing device. The sealing devices can in particular be designed in the same way, so that the forces acting on both surfaces of the material arrangement on the tool part side are similar or even practically the same. In this way, the undesirable material anisotropies can be largely avoided. At the same time, the material arrangement on each side only has to be compressed to approximately half the penetration depth that is used with only one sealing device in order to achieve the flow resistance-increasing effect of preventing the matrix material from escaping.

Grundsätzlich lassen sich sämtliche Ausführungen zur ersten Abdichtvorrichtung auf die zweite Abdichtvorrichtung übertragen. So kann die zweite Abdichtvorrichtung für einen jeweiligen Randabschnitt ein zumindest abschnittsweise konvexes Abdichtelement aufweisen, welches dazu eingerichtet ist, die Materialanordnung im Randabschnitt zu komprimieren, und/oder außerhalb der Werkzeugteile angeordnet oder in eines der Werkzeugteile integriert sein und/oder gegen eine von einer Federanordnung der Vorrichtung bereitgestellte Rückstellkraft beweglich gelagert sein.In principle, all statements relating to the first sealing device can be transferred to the second sealing device. For example, the second sealing device can have an at least partially convex sealing element for a respective edge section, which is designed to compress the material arrangement in the edge section and / or be arranged outside the tool parts or integrated into one of the tool parts and / or against one of a spring arrangement the device provided restoring force be movably mounted.

Alternativ zu einer zweiten Abdichtvorrichtung kann vorgesehen sein, dass eines der Werkzeugteile die nicht konkave Oberfläche bildet.As an alternative to a second sealing device, it can be provided that one of the tool parts forms the non-concave surface.

Die Vorteile der Abdichtvorrichtung lassen sich auch bei der Herstellung eines Faserverbundmaterials im Rahmen eines kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Prozesses realisieren, wenn die Vorrichtung ferner eine Zuführungsvorrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, den Werkzeugteilen das Fasermaterial als endloses Fasermaterial entlang einer Produktionsrichtung zuzuführen, wobei sich die Randabschnitte längs der Produktionsrichtung erstrecken.The advantages of the sealing device can also be realized in the production of a fiber composite material as part of a continuous or quasi-continuous process if the device further comprises a feed device which is set up to feed the fiber material to the tool parts as an endless fiber material along a production direction, whereby the edge portions extend along the production direction.

Die Vorrichtung kann ferner eine Temperiervorrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die Werkzeugteile zu temperieren. Die Temperiervorrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Werkzeuge entlang der Erstreckungsrichtung der Randabschnitte mit unterschiedlichen Temperaturen zu beaufschlagen. Es ist zweckmäßig, die Abdichtvorrichtung wie zuvor beschrieben zu segmentieren, um die Stärke der Kompression an die unterschiedlichen Temperaturen und damit an das unterschiedliche Fließverhalten des Matrixmaterials anzupassen.The device can also have a temperature control device which is set up to control the temperature of the tool parts. The temperature control device can be set up to apply different temperatures to the tools along the extension direction of the edge sections. It is useful to segment the sealing device as described above in order to adapt the strength of the compression to the different temperatures and thus to the different flow behavior of the matrix material.

Bevorzugt bilden die Temperiervorrichtung und die Pressvorrichtung eine Intervallheißpresse aus.The temperature control device and the pressing device preferably form an interval hot press.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese ferner eine Trennmittelbereitstellungsvorrichtung umfassen, welche dazu eingerichtet ist, ein Trennmittel als Teil der Materialanordnung einseitig oder beidseitig, die Randabschnitte überdeckend auf das Fasermaterial aufzubringen. Das Trennmittel kann ein oder mehrere Trennbleche, Trennfolien oder Trennpapiere umfassen. Insbesondere bei der Verwendung eines Trennmittels als Teil der Materialanordnung werden besondere Vorteile dadurch erzielt, dass die Abdichtvorrichtung gegen eine nicht konkave Oberfläche abgestützt wird. Denn so wird ein die Herstellung des Faserverbundmaterials erheblich erschwerendes Verkanten des Trennmittels verhindert. So wird nicht nur das Entfernen der Abdichtvorrichtung von dem infolge der Kompression der Materialanordnung verformten Trennmittel erleichtert, sondern auch eine an das Verpressen anschließende Entfernung des Trennmittels vom Faserverbundmaterial.In a further development of the device according to the invention, it can further comprise a release agent supply device which is set up to apply a release agent to the fiber material as part of the material arrangement on one or both sides, covering the edge sections. The separating agent can comprise one or more separating plates, separating foils or separating papers. Particularly when using a separating agent as part of the material arrangement, particular advantages are achieved in that the sealing device is supported against a non-concave surface. This is because this prevents the release agent from tilting, which makes the production of the fiber composite material much more difficult. This not only facilitates the removal of the sealing device from the separating means deformed as a result of the compression of the material arrangement, but also removal of the separating agent from the fiber composite material following the pressing.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundmaterials aus einem Fasermaterial und einem Matrixmaterial gelöst, umfassend folgende Schritte: Anordnen einer das Fasermaterial und das Matrixmaterial umfassenden Materialanordnung zwischen zwei gegenüberliegenden Werkzeugteilen; Beaufschlagen der Werkzeugteile derart mit einer Pressenkraft, dass das Matrixmaterial in einem fließfähigen Zustand das Fasermaterial imprägniert und/oder das Fasermaterial und das Matrixmaterial konsolidiert werden und/oder das Matrixmaterial solidifiziert wird; und Komprimieren der Materialanordnung von einer Seite in Randabschnitten des Fasermaterials, wobei die Materialanordnung in den Randabschnitten stärker als zwischen den Randabschnitten komprimiert wird, um einen Fließwiderstand des Matrixmaterial innerhalb des Fasermaterial zu erhöhen, wobei eine gegenüberliegende Seite der Materialanordnung auf einer nicht konkaven Oberfläche gegen die Kompression abgestützt wird.The object on which the invention is based is further achieved according to the invention by a method for producing a fiber composite material from a fiber material and a matrix material, comprising the following steps: arranging a material arrangement comprising the fiber material and the matrix material between two opposing tool parts; Applying a press force to the tool parts such that the matrix material impregnates the fiber material in a flowable state and / or the fiber material and the matrix material are consolidated and / or the matrix material is solidified; and compressing the material arrangement from one side in edge portions of the fiber material, the material arrangement being compressed more in the edge portions than between the edge portions to increase a flow resistance of the matrix material within the fiber material, with an opposite side of the material arrangement on a non-concave surface against the Compression is supported.

Das Matrixmaterial und/oder das Fasermaterial können auch mehrere Teilmaterialen umfassen. Als Matrixmaterial wird bevorzugt ein Polymer, insbesondere ein Thermoplast, verwendet. Nach dem Imprägnieren und/oder Konsolidieren wird die Materialanordnung solidifiziert.The matrix material and / or the fiber material can also comprise several partial materials. A polymer, in particular a thermoplastic, is preferably used as the matrix material. After the impregnation and / or consolidation, the material arrangement is solidified.

Besonders bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass durch das Komprimieren ein innerhalb der Materialanordnung quer zu den Randabschnitten wirkender Druck des fließfähigen Matrixmaterials homogenisiert wird. It is particularly preferably provided in the method according to the invention that the compression homogenizes a pressure of the flowable matrix material that acts within the material arrangement transversely to the edge sections.

Zweckmäßigerweise wird das Fasermaterial beim Einwirken der Pressenkraft durch die komprimierten Randabschnitte entlüftet.The fiber material is expediently vented through the compressed edge sections when the press force acts.

Sämtliche Ausführungen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, sodass auch mit diesem die zuvor erwähnten Vorteile erzielt werden können. Insbesondere können die zuvor erwähnten Komponenten der Vorrichtung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden.All statements relating to the device according to the invention can be applied analogously to the method according to the invention, so that the aforementioned advantages can also be achieved with this. In particular, the aforementioned components of the device can be used within the scope of the method according to the invention.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine querschnittliche Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine Draufsicht auf ein Werkzeugteil des ersten Ausführungsbeispiels;
3 eine Draufsicht auf ein Werkzeugteil eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 bis 7 jeweils eine querschnittliche Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
8 und 9 jeweils eine Draufsicht auf ein Werkzeugteil eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
10 bis 15 jeweils eine querschnittliche Prinzipskizze eines Abdichtelements eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
16 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Further advantages and details of the present invention emerge from the exemplary embodiments described below and on the basis of the drawings. These are schematic representations and show:

1 a cross-sectional schematic diagram of a first embodiment of the device according to the invention;
2 a plan view of a tool part of the first embodiment;
3 a plan view of a tool part of a further embodiment of the device according to the invention;
4th to 7th each a cross-sectional schematic diagram of a further embodiment of the device according to the invention;
8th and 9 each a top view of a tool part of a further embodiment of the device according to the invention;
10 to 15th each a cross-sectional schematic diagram of a sealing element of a further exemplary embodiment of the device according to the invention;
16 a schematic diagram of a further embodiment of the device according to the invention.

1 ist eine querschnittliche Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zur Herstellung eines Faserverbundmaterials aus einem Fasermaterial und einem Matrixmaterial. Anhand dieses und weiterer Ausführungsbeispiele werden auch Ausführungsbeispiele eines Verfahrens zur Herstellung des Faserverbundmaterials erläutert. 1 is a cross-sectional schematic diagram of a first embodiment of an apparatus 1 for the production of a fiber composite material from a fiber material and a matrix material. Using this and other exemplary embodiments, exemplary embodiments of a method for producing the fiber composite material are also explained.

Die Vorrichtung 1 umfasst ein erstes Werkzeugteil 2 und ein zweites Werkzeugteil 3, die einander gegenüber liegen und zwischen denen eine das Fasermaterial und das Matrixmaterial umfassende Materialanordnung 4 angeordnet ist. Daneben umfasst die Vorrichtung 1 eine Pressvorrichtung 5, die dazu eingerichtet ist, die Werkzeugteile 2, 3 mit einer Pressenkraft zum Imprägnierendes Fasermaterials durch das sich in einem fließfähigen Zustand befindliche Matrixmaterial, zum Konsolidieren des Fasermaterials und des Matrixmaterials und zum Solidifizieren des Matrixmaterials zu beaufschlagen. Die Pressvorrichtung 5 ist vorliegend als hydraulische, elektrische oder fluide Pressvorrichtung ausgebildet, wobei in 1 hydraulische, elektrische bzw. fluide Komponenten der Pressvorrichtung 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.The device 1 comprises a first tool part 2 and a second tool part 3 which are opposite one another and between which a material arrangement comprising the fiber material and the matrix material 4th is arranged. The device also includes 1 a pressing device 5 that is set up to do this, the tool parts 2 , 3 to apply a pressing force for impregnating the fiber material through the matrix material which is in a flowable state, for consolidating the fiber material and the matrix material and for solidifying the matrix material. The pressing device 5 is in the present case designed as a hydraulic, electrical or fluid pressing device, wherein in 1 hydraulic, electrical or fluid components of the pressing device 5 are not shown for reasons of clarity.

Daneben umfasst die Vorrichtung 1 eine erste Abdichtvorrichtung 6 und eine zweite Abdichtvorrichtung 7, die jeweils dazu eingerichtet sind, die Materialanordnung 4 von einer Seite aus in Randabschnitten 8, 9 des Fasermaterials stärker als zwischen den Randabschnitten 8, 9 zu komprimieren, um einen Fließwiderstand des Matrixmaterials innerhalb des Fasermaterials zu erhöhen.The device also includes 1 a first sealing device 6th and a second sealing device 7th , which are each set up to indicate the material arrangement 4th from one side in edge sections 8th , 9 of the fiber material stronger than between the edge sections 8th , 9 to compress in order to increase a flow resistance of the matrix material within the fiber material.

Die erste Abdichtvorrichtung 6 umfasst ein erstes Abdichtelement 10 zum Komprimieren der Materialanordnung 4 im ersten Randabschnitt 8 und ein zweites Abdichtelement 11 zum Komprimieren der Materialanordnung im Bereich des zweiten Randabschnitts 9. Für jedes Abdichtelement 10, 11 der ersten Abdichtvorrichtung 6 weist das erste Werkzeugteil 2 eine Eintiefung 12,13 auf, in der das entsprechende Abdichtelement 10, 11 beweglich angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Abdichtvorrichtung 7 ebenfalls zwei Abdichtelemente 14,15, die analog zur ersten Abdichtvorrichtung 6 in Eintiefungen 16, 17 des zweiten Werkzeugteils 3 beweglich angeordnet sind.The first sealing device 6th comprises a first sealing element 10 to compress the material arrangement 4th in the first edge section 8th and a second sealing element 11 for compressing the material arrangement in the area of the second edge section 9 . For every sealing element 10 , 11 the first sealing device 6th has the first tool part 2 a recess 12,13 in which the corresponding sealing element 10 , 11 is movably arranged. In the present exemplary embodiment, the second sealing device comprises 7th also two sealing elements 14,15, which are analogous to the first sealing device 6th in depressions 16 , 17th of the second tool part 3 are movably arranged.

Die Abdichtelemente 10, 11, 14, 15 sind jeweils im Bereich ihrer die Materialanordnung 4 beim Verpressen berührenden Oberflächen konvex ausgebildet und dazu eingerichtet die Materialanordnung 4 in den entsprechenden Randabschnitten 8, 9 zu komprimieren. Dabei wird eine der ersten Abdichtvorrichtung 6 abgewandte Seite der Materialanordnung 4 durch eine konvexe Oberfläche der zweiten Abdichtvorrichtung 7 und umgekehrt abgestützt. Konkret wird dabei das erste Abdichtelement 10 auf der konvexen Oberfläche des ersten Abdichtelements 14 der zweiten Abdichtvorrichtung 7 und das zweite Abdichtelement 11 der ersten Abdichtvorrichtung 6 auf der konvexen Oberfläche des zweiten Abdichtelements 15 der zweiten Abdichtvorrichtung 7 gegen die Kompression abgestützt.The sealing elements 10 , 11 , 14th , 15th are each in the area of the material arrangement 4th Convex surfaces that come into contact during pressing and the material arrangement set up for this purpose 4th in the corresponding edge sections 8th , 9 to compress. One of the first sealing devices is thereby 6th remote side of the material arrangement 4th by a convex surface of the second sealing device 7th and vice versa. The first sealing element becomes concrete 10 on the convex surface of the first sealing member 14th the second sealing device 7th and the second sealing member 11 the first sealing device 6th on the convex surface of the second sealing member 15th the second sealing device 7th supported against compression.

Die Kompression des Fasermaterials in den Randabschnitten 8, 9 erhöht den Fließwiderstand des Matrixmaterials derart, dass eine durch die Pressenkraft erzeugter Druckverteilung in Querrichtung zur Erstreckungsrichtung der Randabschnitte 8, 9 homogenisiert wird, sodass das Fasermaterial gleichmäßig durch das Matrixmaterial imprägniert wird. Durch die lokale Kompaktierung mittels der Abdichtvorrichtungen 6, 7 ist der Fließwiderstand in den Randabschnitten 8, 9 so hoch, dass das Matrixmaterial nicht aus dem Fasermaterial heraustritt. Dadurch werden Matrixverluste effektiv reduziert oder gar verhindert. Da die Abdichtvorrichtungen 6, 7 die Materialanordnung 4 aber nicht derart stark kompaktieren, dass eine vollständige Abschnürung des Fasermaterials erfolgt, wie es beispielsweise herkömmlicherweise bei der Verwendung von Tauchkanten der Fall ist, kann weiterhin seitlich Luft, die durch das fließende Matrixmaterial im Inneren der Materialanordnung 4 verdrängt wird, aus dem Fasermaterial heraustreten.The compression of the fiber material in the edge sections 8th , 9 increases the flow resistance of the matrix material such that a pressure distribution generated by the press force in the transverse direction to the direction of extension of the edge sections 8th , 9 is homogenized so that the fiber material is evenly impregnated by the matrix material. Due to the local compaction by means of the sealing devices 6th , 7th is the flow resistance in the edge sections 8th , 9 so high that the matrix material does not emerge from the fiber material. This effectively reduces or even prevents matrix losses. As the sealing devices 6th , 7th the material arrangement 4th but not compacting so strongly that a complete constriction of the fiber material takes place, as is conventionally the case with the use of plunge edges, for example, air can continue to flow laterally through the flowing matrix material inside the material arrangement 4th is displaced, emerge from the fiber material.

Da die Abdichtelemente 10, 11, 14, 15 jeweils zumindest abschnittsweise nicht konkav, hier sogar konvex, ausgebildet sind, wird es auch vermieden, dass auf beiden werkzeugteilseitigen Oberflächen des Fasermaterials eine unterschiedliche Kräfte erzeugende Biegung auftritt. Dies ermöglicht es, die Abdichtvorrichtungen 6, 7 beim Auseinanderführen der Werkzeugteile 2,3 einfach von der Materialanordnung 4 zu entfernen. Dies gilt insbesondere, wenn die Materialanordnung, wie in 1 gezeigt, ein Trennmittel in Form von zwei auf beiden Seiten des Fasermaterials angeordneten Trennblechen 18, 19 umfasst. Da diese ebenfalls durch die Abdichtvorrichtungen 6, 7 komprimiert werden, wird auch bezüglich des Trennmittels ein einfaches Ablösen der Abdichtvorrichtung 6, 7 ermöglicht.As the sealing elements 10 , 11 , 14th , 15th are each at least partially not concave, here even convex, it is also avoided that a bend producing different forces occurs on both tool part-side surfaces of the fiber material. This enables the sealing devices 6th , 7th when moving the tool parts 2, 3 simply from the material arrangement 4th to remove. This is especially true when the material arrangement, as in 1 shown, a separating means in the form of two separating plates arranged on both sides of the fiber material 18th , 19th includes. Since this is also through the sealing devices 6th , 7th are compressed, a simple detachment of the sealing device is also with respect to the release agent 6th , 7th enables.

Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine erste Federanordnung 20, die mehrere Federelemente 21, 22 aufweist. Die Federanordnung 20 stellt eine Rückstellkraft bereit, gegen welche die Abdichtvorrichtung 6 beweglich gelagert ist. Dabei sind die Federelemente 21, 22 in den Eintiefungen 12, 13 angeordnet und lagern die Abdichtelemente 10, 11 beweglich entlang der Richtung der Pressenkraft. Für jedes Abdichtelement 10, 11 können ein oder mehrere Federelemente 21, 22 vorgesehen sein. Außerdem ist eine zweite Federanordnung 23 mit Federelementen 24, 25 vorgesehen, welche die zweite Abdichtvorrichtung 7 in analoger Weise zur Abstützung der ersten Abdichtvorrichtung 6 durch die erste Federanordnung 20 lagert. Werden mehrere Federelement 22 verwendet, können diese entlang einer Produktionsrichtung 38 (vgl. 16) unterschiedlich starke Rückstellkräfte bereitstellen, um auf prozess- oder materialbedingte Variationen des Fließwiderstands reagieren zu können.The device 1 further comprises a first spring arrangement 20th that have multiple spring elements 21st , 22nd having. The spring arrangement 20th provides a restoring force against which the sealing device 6th is movably mounted. Here are the spring elements 21st , 22nd in the depressions 12 , 13 arranged and store the sealing elements 10 , 11 movable along the direction of the press force. For every sealing element 10 , 11 can have one or more spring elements 21st , 22nd be provided. There is also a second spring arrangement 23 with spring elements 24 , 25th provided which the second sealing device 7th in an analogous manner to the support of the first sealing device 6th by the first spring arrangement 20th stores. Will be multiple spring element 22nd used, these can be along a production direction 38 (see. 16 ) provide restoring forces of varying strength in order to be able to react to process or material-related variations in flow resistance.

2 ist eine Draufsicht auf das erste Werkzeugteil 2 der Vorrichtung 1. 2 Figure 3 is a plan view of the first tool part 2 the device 1 .

Ersichtlich erstrecken sich die Eintiefungen 12, 13 entlang der gesamten Länge des ersten Werkzeugteils 2, sodass die als stabförmig zu erachtenden Abdichtelemente 10, 11 in die entsprechenden Eintiefungen 12,13 aufgenommen werden können. So wird mittels eines jeweiligen Abdichtelements 10, 11 die Materialanordnung 4 in beiden Randabschnitten 8, 9 über die gesamte Länge des ersten Werkzeugteils 2 komprimiert. Dies gilt analog auch für das zweite Werkzeugteil 3, die darin vorgesehenen Eintiefungen 16, 17 und die darin beweglich angeordneten Abdichtelemente 14, 15.The depressions can be seen to extend 12 , 13 along the entire length of the first tool part 2 so that the sealing elements are to be regarded as rod-shaped 10 , 11 can be received in the corresponding recesses 12,13. So is by means of a respective sealing element 10 , 11 the material arrangement 4th in both edge sections 8th , 9 over the entire length of the first tool part 2 compressed. This also applies analogously to the second tool part 3 , the recesses provided therein 16 , 17th and the sealing elements movably arranged therein 14th , 15th .

3 ist eine Draufsicht auf das erste Werkzeugteil 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1, auf welche sich sämtliche vorangegangenen Ausführungen übertragen lassen. Die Eintiefungen 12, 13 erstrecken sich hier jedoch nur über einen Teil der Länge des ersten Werkzeugteils 2. Die Vorrichtung 1 ist derart eingerichtet, dass die Materialanordnung 4 durch die Abdichtelemente 10, 11 nur in solchen Bereichen komprimiert wird, in denen das Matrixmaterial fließfähig ist. Dies gilt analog auch für das zweite Werkzeugteil 3, die darin vorgesehenen Eintiefungen 16, 17 und die darin beweglich angeordneten Abdichtelemente 14, 15. 3 Figure 3 is a plan view of the first tool part 2 of a further embodiment of the device 1 , to which all of the previous statements can be applied. The depressions 12 , 13 However, extend here only over part of the length of the first tool part 2 . The device 1 is set up such that the material arrangement 4th through the sealing elements 10 , 11 is only compressed in those areas in which the matrix material is flowable. This also applies analogously to the second tool part 3 , the recesses provided therein 16 , 17th and the sealing elements movably arranged therein 14th , 15th .

4 ist eine querschnittliche Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1, die dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht, soweit im Folgenden nichts Abweichendes beschrieben wird. 4th is a cross-sectional schematic diagram of a further embodiment of an apparatus 1 which corresponds to the embodiment described above, unless otherwise described below.

Bei dem Ausgangsbeispiel gemäß 4 sind die Abdichtvorrichtungen 6, 7 nicht in den Werkzeugteilen 2, 3 integriert, sondern außerhalb der Werkzeugteile 2, 3 angeordnet. Die erste Abdichtvorrichtungen 6 umfasst für ein jeweiliges Abdichtelement 10, 11 einen Körper 26, 27. Die zweite Abdichtvorrichtung 7 umfasst entsprechend für ein jeweiliges Abdichtelement 14, 15 einen Körper 28, 29. In einem jeweiligen Körper 26 bis 29 ist dabei die entsprechende zum Anordnen des Abdichtelements 10, 11, 14, 15 vorgesehene Eintiefung 12,13, 16,17 ausgebildet.In the starting example according to 4th are the sealing devices 6th , 7th not in the tool parts 2 , 3 integrated, but outside of the tool parts 2 , 3 arranged. The first sealing devices 6th includes for a respective sealing element 10 , 11 a body 26th , 27 . The second sealing device 7th includes accordingly for a respective sealing element 14th , 15th a body 28 , 29 . In a respective body 26th to 29 is the corresponding one for arranging the sealing element 10 , 11 , 14th , 15th provided recess 12,13, 16,17 formed.

In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Abdichtvorrichtungen 6, 7 unmittelbar an den Werkzeugteilen 2, 3 angeordnet. In 4 ist ferner gezeigt, dass die Abdichtelemente 10, 11, 14, 15 durch einen Spalt von den Werkzeugteilen 2, 3 beabstandet sind, wodurch die Abdichtelemente 10, 11, 14, 15 thermisch stärker von den Werkzeugteilen 2, 3 entkoppelt sind. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch möglich, dass die Abdichtelemente 10, 11, 14, 15 gleitend an den Werkzeugteilen 2, 3 angeordnet sind und eine Spaltbildung weitestgehend vermieden wird.In the in 4th The embodiment shown are the sealing devices 6th , 7th directly on the tool parts 2 , 3 arranged. In 4th it is also shown that the sealing elements 10 , 11 , 14th , 15th through a gap from the tool parts 2 , 3 are spaced, whereby the sealing elements 10 , 11 , 14th , 15th thermally stronger from the tool parts 2 , 3 are decoupled. According to a further exemplary embodiment, however, it is also possible that the sealing elements 10 , 11 , 14th , 15th sliding on the tool parts 2 , 3 are arranged and the formation of a gap is largely avoided.

5 ist eine querschnittliche Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1, das dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, soweit im Folgenden nichts Abweichendes beschrieben wird. In 5 sind die Abdichtvorrichtungen 6, 7 dadurch in die Werkzeugteile 2, 3 integriert, dass die Abdichtvorrichtung 6, 7 bzw. die Abdichtelemente 10, 11, 14, 15 einstückig mit den Werkzeugteilen 2, 3 ausgebildet sind. Auf Eintiefungen und Federanordnungen wird dementsprechend verzichtet. 5 is a cross-sectional schematic diagram of a further embodiment of an apparatus 1 , which corresponds to the first embodiment, unless otherwise described below. In 5 are the sealing devices 6th , 7th thereby into the tool parts 2 , 3 integrated that the sealing device 6th , 7th or the sealing elements 10 , 11 , 14th , 15th integral with the tool parts 2 , 3 are trained. Accordingly, indentations and spring arrangements are dispensed with.

6 ist eine querschnittliche Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1, welches dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, soweit im Folgenden nichts Abweichendes beschrieben ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist lediglich die Abdichtvorrichtung 6 für die erste Werkzeughälfte 2 vorgesehen, wohingegen für die zweite Werkzeughälfte 3 keine Abdichtvorrichtung vorgesehen ist. Die der Abdichtvorrichtung 6 abgewandte Seite der Materialanordnung 4 wird folglich bei der Kompression durch die Abdichtvorrichtung 6 bzw. durch die Abdichtelemente 10, 11 gegen das zweite Werkzeugteil 3, welches die nicht konkave, hier ebene, Oberfläche bildet, abstützt. 6th Figure 3 is a schematic cross-sectional diagram of a further embodiment of the device 1 , which corresponds to the first embodiment, unless otherwise described below. In the embodiment according to 6th is only the sealing device 6th for the first mold half 2 provided, whereas for the second tool half 3 no sealing device is provided. That of the sealing device 6th remote side of the material arrangement 4th is consequently upon compression by the sealing device 6th or by the sealing elements 10 , 11 against the second tool part 3 , which forms the non-concave, here flat, surface.

7 ist eine querschnittliche Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1, welches dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 entspricht, soweit im Folgenden nichts Abweichendes beschrieben ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 erstrecken sich die Abdichtelemente 10, 11 durch das Werkzeugteil 2 hindurch und sind mittels der Federelemente 21, 22 gegen ein Basisteil 45 der Vorrichtung 1 gelagert. Dies lässt sich auch auf das zweite Werkzeugteil 3 übertragen, wenn zwei Abdichtvorrichtungen 6, 7 vorgesehen sind. 7th Figure 3 is a schematic cross-sectional diagram of a further embodiment of the device 1 , which the embodiment according to 6th unless otherwise described below. In the embodiment according to 7th the sealing elements extend 10 , 11 through the tool part 2 through and are by means of the spring elements 21st , 22nd against a base part 45 the device 1 stored. This can also be done on the second tool part 3 transferred when two sealing devices 6th , 7th are provided.

8 ist eine Draufsicht auf das erste Werkzeugteil 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welches dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, sofern im Folgenden nichts Abweichendes beschrieben ist. 8th Figure 3 is a plan view of the first tool part 2 of a further embodiment of the device according to the invention, which corresponds to the first embodiment, unless otherwise described below.

Die Abdichtvorrichtung 6 ist entlang eines jeweiligen Randabschnitts 8, 9 segmentiert. Dabei ist ein jeweiliges Segment 28 in einer separaten Eintiefung 12 angeordnet. Für jedes Segment weist die Federanordnung 20 ein oder mehrerer Federelemente 21, 22 auf, die derart eingerichtet sind, dass die auf ein jeweiliges Segment 28 wirkenden Teilkräfte der Rückstellkraft unterschiedlich groß sind. Die Ausführungen zum ersten Werkzeugteil 2 und zur segmentierten Abdichtvorrichtung 6 lassen sich auf das zweite Werkzeugteil 3 und die zweiten Abdichtvorrichtung 7 übertragen.The sealing device 6th is along a respective edge section 8th , 9 segmented. There is a respective segment 28 in a separate recess 12 arranged. For each segment, the spring arrangement 20th one or more spring elements 21st , 22nd that are set up in such a way that the on a respective segment 28 acting partial forces of the restoring force are different. The remarks on the first tool part 2 and to the segmented sealing device 6th can be applied to the second tool part 3 and the second sealing device 7th transfer.

9 ist eine Draufsicht auf das erste Werkzeugteil 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das erste Werkzeugteil 2 demjenigen gemäß 8 entspricht, sofern im Folgenden nichts Abweichendes beschrieben ist. Im Unterschied zu 8 sind die Segmente 28 hier jedoch nur über einen Teil der Länge des ersten Werkzeugteils 2 vorgesehen. Die Vorrichtung 1 ist derart eingerichtet, dass die Materialanordnung 4 durch die Abdichtelemente 10, 11 nur in solchen Bereichen komprimiert wird, in denen das Matrixmaterial fließfähig ist. Die Ausführungen zum ersten Werkzeugteil 2 und zur segmentierten Abdichtvorrichtung 6 lassen sich auf das zweite Werkzeugteil 3 und die zweiten Abdichtvorrichtung 7 übertragen. 9 Figure 3 is a plan view of the first tool part 2 of a further embodiment of the device according to the invention, wherein the first tool part 2 according to that 8th unless otherwise described below. In contrast to 8th are the segments 28 but here only over part of the length of the first tool part 2 intended. The device 1 is set up such that the material arrangement 4th through the sealing elements 10 , 11 is only compressed in those areas in which the matrix material is flowable. The remarks on the first tool part 2 and to the segmented sealing device 6th can be applied to the second tool part 3 and the second sealing device 7th transfer.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die in den 8 oder 9 gezeigte Segmentierung auch bei den zu 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen zur Anwendung kommen, indem für jedes Segment 28 ein Körper vorgesehen ist oder ein Körper mehrere Eintiefungen zur Aufnahme von Segmenten 28 aufweist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können auch die einstückig mit den Werkzeughälften 2, 3 ausgebildeten Abdichtvorrichtungen 6, 7 gemäß dem zu 5 beschriebenen Ausführungsbeispiel entsprechend 8 oder 9 segmentiert sein. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kommt die in 8 oder 9 beschriebene Segmentierung bei der Abdichtvorrichtung 6 der Vorrichtung 1 gemäß 6 zum Einsatz.According to a further embodiment, the in the 8th or 9 shown segmentation also with the to 4th Embodiments described are used by for each segment 28 a body is provided or a body has several recesses for receiving segments 28 having. According to a further exemplary embodiment, the can also be made in one piece with the tool halves 2 , 3 trained sealing devices 6th , 7th according to that too 5 described embodiment accordingly 8th or 9 be segmented. According to a further exemplary embodiment, the in 8th or 9 segmentation described in the sealing device 6th the device 1 according to 6th for use.

10 bis 15 zeigen jeweils eine querschnittliche Prinzipskizze eines Abdichtelements 10, dessen Form bei Abdichtelementen 10, 11, 14, 15 der vorangegangenen Anführungsbeispiele zum Einsatz kommen kann. Die Abdichtelemente 10 weisen jeweils eine Innenfläche 29 und eine Außenfläche 30 auf, die sich entlang der Richtung der Pressenkraft erstrecken. 10 to 15th each show a cross-sectional schematic diagram of a sealing element 10 , its shape in sealing elements 10 , 11 , 14th , 15th of the preceding examples can be used. The sealing elements 10 each have an inner surface 29 and an outer surface 30th which extend along the direction of the press force.

Das in 10 gezeigte Abdichtelement 10 weist einen ersten gebogenen Abschnitt 31, der eine Kante 32 mit der Innenfläche 29 ausbildet und einen zweiten gebogenen Abschnitt 31a, der an den ersten gebogenen Abschnitt anschließt und eine Kante 34 mit der Außenfläche 30 ausbildet, auf.This in 10 Sealing element shown 10 has a first curved portion 31 that one edge 32 with the inner surface 29 forms and a second curved section 31a that connects to the first curved section and an edge 34 with the outer surface 30th trains on.

11 zeigt ein Abdichtelement 10, welches einen schrägen Abschnitt 35 aufweist, welcher eine Kante 32 mit der Innenfläche 29 und eine Kante 34 mit der Außenfläche 30 ausbildet. 11 shows a sealing element 10 which has a sloping section 35 which has an edge 32 with the inner surface 29 and an edge 34 with the outer surface 30th trains.

12 zeigt ein Abdichtelement 10, welches nur einen gebogenen Abschnitt 31 aufweist, der ohne jegliche Kantenbildung in die Innenfläche 29 und in die Außenfläche 30 übergeht. 12 shows a sealing element 10 which only has a curved section 31 which has no edge formation in the inner surface 29 and in the outer surface 30th transforms.

13 zeigt ein Abdichtelement 10 mit einem gebogenen Abschnitt 31, der jeweils unter Ausbildung von Kanten 32, 34 in die Innenfläche 29 bzw. in die Außenfläche 30 übergeht. 13 shows a sealing element 10 with a curved section 31 , each with the formation of edges 32 , 34 into the inner surface 29 or in the outer surface 30th transforms.

14 zeigt ein Abdichtelement 10, bei dem die Innenfläche 29 in einen ersten gebogenen Abschnitt 31 übergeht. Der gebogene Abschnitt geht ohne Kantenbildung in einen ebenen Abschnitt 36 über. Der ebene Abschnitt 36 geht in einen zweiten gebogenen Abschnitt 31a über, der wiederum in die Außenfläche 30 übergeht. 14th shows a sealing element 10 where the inner surface 29 into a first curved section 31 transforms. The curved section goes into a flat section without being edged 36 above. The flat section 36 goes into a second curved section 31a over, in turn, into the outer surface 30th transforms.

15 zeigt ein Abdichtelement 10 mit einem ersten gebogenen Abschnitt 31, der einerseits in die Innenfläche 29 und andererseits in einen schrägen Abschnitt 35 übergeht. Der schräge Abschnitt 35 geht unter Bildung einer Kante 32 in einen ebenen Abschnitt 36 über, der wiederum in einen zweiten gebogenen Abschnitt 31a übergeht. Der zweite gebogene Abschnitt 31a geht schließlich in die Außenfläche 30 über. 15th shows a sealing element 10 with a first curved section 31 , the one hand in the inner surface 29 and on the other hand in an inclined section 35 transforms. The sloping section 35 goes by forming an edge 32 into a flat section 36 over that turn into a second curved section 31a transforms. The second curved section 31a eventually goes into the outer surface 30th above.

16 ist eine Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Bei diesem können die Abdichtvorrichtungen 6, 7, die Werkzeugteile 2, 3 und die Federanordnungen 20, 23 - sofern jeweils vorhanden - einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechen. 16 is a schematic diagram of a further embodiment of the device according to the invention 1 . In this case, the sealing devices 6th , 7th who have favourited Tool Parts 2 , 3 and the spring assemblies 20th , 23 - if available - correspond to one of the exemplary embodiments described above.

Die Vorrichtung 1 umfasst eine Zuführvorrichtung 37, die dazu eingerichtet ist, den Werkzeugteilen 2, 3 das Fasermaterial als endloses Fasermaterial entlang einer Produktionsrichtung 38 zuzuführen. Dementsprechend erstrecken sich die Randabschnitte 8, 9 entlang der Produktionsrichtung 38. Daneben weist die Vorrichtung 1 eine Trennmittelbereitstellungsvorrichtung 39 auf, welche dazu eingerichtet ist, das Trennmittel als Teil der Materialanordnung beidseitig, die Randabschnitte 8, 9 überdeckend auf das Fasermaterial aufzubringen.The device 1 comprises a feeding device 37 which is set up for this purpose, the tool parts 2 , 3 the fiber material as endless fiber material along a production direction 38 feed. The edge sections extend accordingly 8th , 9 along the direction of production 38 . In addition, the device 1 a release agent supply device 39 on, which is set up, the separating means as part of the material arrangement on both sides, the edge sections 8th , 9 to be applied overlying the fiber material.

Außerdem weist die Vorrichtung 1 eine Temperiervorrichtung 40 auf, die dazu eingerichtet ist die Werkzeugteile 2, 3 zu temperieren. Dabei umfasst die Temperiervorrichtung 40 bezüglich der Produktionsrichtung 38 zunächst mehrere Heizelemente 41 und daran anschließend mehrere Kühlelemente 42, um die Werkzeugelemente 2, 3 entlang Produktionsrichtung 38 unterschiedlich zu temperieren. Die Pressvorrichtung 5 und die Temperiervorrichtung 4 bilden eine Intervallheißpresse zur quasikontinuierlichen Herstellung des Faserverbundmaterials aus.In addition, the device 1 a temperature control device 40 which is set up to do the tool parts 2 , 3 to temper. The temperature control device includes 40 regarding the direction of production 38 initially several heating elements 41 and then several cooling elements 42 to the tool elements 2 , 3 along the direction of production 38 to temper differently. The pressing device 5 and the temperature control device 4th form an interval hot press for the quasi-continuous production of the fiber composite material.

Mit Bezug auf die anhand von 8 beschriebene Segmentierung kann jedem Heizelement 41 und jedem Kühlelement 42 ein Segment 28 zugeordnet sein, um die jeweiligen Teilkräfte der Rückstellkraft temperaturabhängig bereitzustellen. With respect to the based on 8th segmentation described can be used by any heating element 41 and every cooling element 42 a segment 28 be assigned to provide the respective partial forces of the restoring force as a function of temperature.

Alternativ können gemäß 9 nur in den Bereichen mit dem Heizelement 41 Segmente 28 und Bereichen mit den Kühlelementen 42 keine Segmente vorgesehen sein.Alternatively, according to 9 only in the areas with the heating element 41 Segments 28 and areas with the cooling elements 42 no segments should be provided.

Die Temperiervorrichtung 40 kann dazu ausgebildet sein, dass Matrixmaterial in den fließfähigen Zustand zu überführen. Optional kann auch eine Plastifiziervorrichtung 43 vorgesehen sein, die der Temperiervorrichtung 40 vorgeschaltet ist, und zum Überführen des Matrixmaterials in den fließfähigen Zustand eingerichtet ist. Daneben umfasst die Vorrichtung 1 eine Trennmittelentfernungsvorrichtung 44, welche dazu eingerichtet ist, das Trennmittel nach einem Verpressen der Materialanordnung von dieser zu entfernen.The temperature control device 40 can be designed to convert the matrix material into the flowable state. A plasticizing device can also be used as an option 43 be provided that of the temperature control device 40 is connected upstream, and is set up to convert the matrix material into the flowable state. The device also includes 1 a release agent removal device 44 which is set up to remove the separating agent from the material arrangement after it has been pressed.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102012217373 A1 [0004]

Claims

Device (1) for producing a fiber composite material from a fiber material and a matrix material, comprising - two opposing tool parts (2, 3), between which a material arrangement (4) comprising the fiber material and the matrix material can be arranged, - a pressing device (5) which is set up to apply a press force to the tool parts for impregnating the fiber material with the matrix material in a flowable state and / or for consolidating the fiber material and the matrix material and / or for solidifying the matrix material, and - a sealing device (6), which is set up to compress the material arrangement from one side in edge sections (8, 9) of the fiber material more than between the edge sections (8, 9) in order to increase a flow resistance of the matrix material within the fiber material, characterized in that the device (1) is set up to one of the Sealing device (6) facing away from the material arrangement (4) on a non-concave surface against the compression by the sealing device (6).

Device according to Claim 1 , wherein the sealing device (6) has an at least partially convex sealing element (10, 11) for a respective edge section which is set up to compress the material arrangement (4) in the edge section (8, 9).

Device according to Claim 1 or 2 , wherein the sealing device (6) is arranged outside the tool parts (2, 3).

Device according to Claim 1 or 2 , wherein the sealing device (6) is integrated into one of the tool parts (2, 3).

Device according to one of the preceding claims, further comprising a spring arrangement (20), the sealing device (6) being movably mounted against a restoring force provided by the spring arrangement (20).

Device according to Claim 5 wherein the spring arrangement has a plurality of spring elements (21, 22) which are set up to exert a partial force of the restoring force on the sealing device (6).

Device according to Claim 6 , wherein the sealing device (6) is segmented along a respective edge section (8, 9) and the spring elements (21, 22) are set up to exert a respective partial force on a respective segment (28) of the sealing device (6).

Device according to one of the preceding claims, further comprising a second sealing device (7) which forms the non-concave surface and is adapted to insert the material arrangement (4) from the side of the material arrangement (4) opposite the first sealing device (6) To compress edge sections (8, 9).

Device according to Claim 8 , wherein the second sealing device (7) - for a respective edge section (8, 9) has an at least partially convex sealing element (14, 15) which is designed to compress the material arrangement (4) in the edge section (8, 9) and / or - is arranged outside the tool parts (2, 3) or integrated into one of the tool parts (2, 3) and / or - is movably mounted against a restoring force provided by a spring arrangement (23) of the device (1).

Device according to one of the Claims 1 to 7th , wherein one of the tool parts (2, 3) forms the non-concave surface.

Device according to one of the preceding claims, further comprising a feed device (37) which is set up to feed the tool parts (2, 3) the fiber material as an endless fiber material along a production direction (38), the edge sections (8, 9) extending longitudinally the production direction (38) extend.

Device according to one of the preceding claims, further comprising a temperature control device (40) which is set up to control the temperature of the tool parts (2, 3).

Device according to one of the preceding claims, further comprising a separating agent supply device (39) which is set up to apply a separating agent as part of the material arrangement (4) on one or both sides, covering the edge sections (8, 9) to the fiber material.

A method for producing a fiber composite material from a fiber material and a matrix material, comprising the following steps: arranging a material arrangement (4) comprising the fiber material and the matrix material between two opposing tool parts (2, 3); - applying a pressing force to the tool parts (2, 3) in such a way that the matrix material impregnates the fiber material in a flowable state and / or the fiber material and the matrix material are consolidated and / or the matrix material is solidified; and - Compressing the material arrangement (4) from one side in edge sections (8, 9) of the fiber material, the material arrangement in the edge sections (8, 9) being compressed more than between the edge sections (8, 9) in order to create a flow resistance of the matrix material within the To increase fiber material, wherein an opposite side of the material arrangement (4) is supported against the compression on a non-concave surface.

Procedure according to Claim 14 , whereby a pressure of the flowable matrix material acting transversely to the edge sections within the material arrangement (4) is homogenized and / or the fiber material is vented through the compressed edge sections (8, 9) when the press force acts.