DE19835192A1

DE19835192A1 - Verfahren zur Herstellung eines Laminierwerkzeugs

Info

Publication number: DE19835192A1
Application number: DE19835192A
Authority: DE
Inventors: Alfred Schellmoser
Original assignee: Eurocopter Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 2000-02-10

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Laminierwerkzeugs (3), bei dem eine Vorform (1) mittels eines Stereo-Lithographie-Verfahrens mit einer hinsichtlich des zu erstellenden Laminierwerkzeugs (3) positiv geformten Oberfläche (5) hergestellt wird, eine Lackschicht auf die positiv geformte Oberfläche (5) aufgetragen und ausgehärtet gelassen wird, zumindest ein Harz-Faser-Gemisch auf die positiv geformte Oberfläche (5) aufgetragen wird, das Harz-Faser-Gemisch ausgehärtet gelassen und das Laminierwerkzeug (3) von der Vorform (1) entnommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Laminierwerk zeugs, insbesondere eines Kunststoff-Laminierwerkzeugs.

Laminierwerkzeuge oder Laminierformen wurden bisher durch Fräsen von massiven Werkstücken hergestellt, wobei als Material für die Werkstücke vorzugsweise Aluminium und Holz verwendet wurde. Die Kosten für die entsprechenden Werkstücke sind relativ hoch. Außerdem ist auch der Aufwand für die Bearbeitung dieser Werkstücke aufgrund von Maschinen kosten und evtl. auch Arbeitsstunden relativ hoch.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Laminierwerkzeugen zu schaffen, bei dem der Material- und Maschi nenaufwand möglichst gering ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Alterna tive Verfahren sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat insbesondere den Vorteil, daß es in die Infrastruktur heutiger Konstruktions-Verfahren günstig eingephast werden kann, da die Vorform weitgehend automatisch und computer gestützt geschaffen wird. Insbesondere entfällt durch das Hinterfüttern des durch Stereo-Lithographie erstellten Positiv-Bauteils oder der Vorform mittels des Faser-Harz-Spritzverfahrens der gesamte Vorgang des Fräsens, der beim Stand der Technik zur Bildung des Formwerkzeugs erforderlich ist. Mit den erfindungsgemäß erzeugten Laminierwerkzeugen können auch größere Stückzahlen von Bauteilen gefertigt werden, wobei die insgesamt entstehenden Herstellungskosten nur unterproportional mit der Stückzahl steigen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß bei entsprechender Ausstattung bzw. Infrastruktur eine verhältnismäßig schnelle Herstellung der Laminierform oder des Laminierwerkzeugs erreicht wird, d. h. insbe sondere innerhalb von 24 Stunden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Fig. 1 beschrie ben, die schematisch die wesentlichen Verfahrensschritte des erfindungs gemäßen Verfahrens darstellt.

Die Figur zeigt eine mittels Stereolithographie hergestellte Vorform 1, d. h. einer Form, die den Ausgangspunkt zur Herstellung einer Laminierform oder eines Laminierwerkzeugs dient. Das Verfahren der Stereolithographie gehört zum Stand der Technik und basiert auf dem schichtweisen Aushär ten eines flüssigen Polymers durch Laserlicht, wobei die Vorform auf einer Stützkonstruktion 2 direkt unter der Oberfläche des Polymerbads (nicht gezeigt) entsteht. Eine solche Stützkonstruktion 2 ist zumindest für durch Stereolithographie entstehende Bauteile ab einer bestimmten Größe erfor derlich, um die Gestalt der Vorform zu stabilisieren. Die Stützkonstruktion 2 kann jedoch alternativ auch mit der Vorform 1 im Polymerbad erzeugt werden, so daß die Vorform 1 und die Stützkonstruktion 2 einteilig im Polymerbad wachsen.

Eine mit dieser Stereolithographie erzeugte Vorform ist nicht fest und steif genug für die Verwendung als Laminierwerkzeug. Erfindungsgemäß wird daher von der Vorform 1 eine ausreichend stabile, d. h. steife Laminierform 3 oder ein Laminierwerkzeug 3 gebildet. Die erfindungsgemäßen Verfah rensschritte, die zur Bildung in seiner Steifigkeit und Festigkeit geeignetes Laminierwerkzeug 3 führen, müssen wegen der Weichheit der Vorform 1 schonend, d. h. ohne wesentlichen Kraftaufwand durchgeführt werden, so daß keine Geometrieverfälschung beim Erstellen des Laminierwerkzeugs 3 entsteht.

Die abzubildende Oberfläche der Vorform 1, die auf der von der Stützkon struktion 2 weggerichteten Seite der Vorform 1 gelegen ist, entspricht in ihrer Gestalt exakt den Vorgaben, die computergestützt, insbesondere mit tels CAD-Verfahren erstellt wurden. Die Bearbeitung der Oberfläche 5 er folgt im ersten Schritt 10 durch Auftragen eines Trennmittels. Die Stütz konstruktion 2 dient dabei dazu, die Gestalt der Vorform 1 während dieses Verfahrensschrittes 10 zu erhalten. Das Auftragen des Trennmittels erfolgt mittels einer Spritzdüse 11 nach dem Stand der Technik.

In einem weiteren mit dem Bezugszeichen 20 bezeichneten Verfahrens schritt wird auf die Oberfläche 5 mit der Trennmittelschicht eine Oberflä chenschutzschicht aufgetragen. Diese Oberflächenschutzschicht wird übli cherweise auch als Gel-Coat bezeichnet. Diese Oberflächenschutzschicht härtet von selbst aus. Der Lack dient zum Verdichten und Glätten der Oberfläche der Vorform.

Daraufhin wird in einem weiteren Verfahrensschritt 30 ein Harz-Faser-Ge misch aufgetragen. Anschließend wird dieses ausgehärtet gelassen. Das Harz-Faser-Gemisch ist vorzugsweise ein Epoxydharz-CFK-Faser- Gemisch. Bei dem Verfahrensschritt 30 wird vorzugsweise zunächst ein Harz-Kurzfaser-Gemisch und danach ein Harz-Langfaser-Gemisch aufge tragen. Dieses Auftragen des Harz-Faser-Gemisches kann auch in mehre ren Teilschritten erfolgen, bei denen die Länge der verwendeten Fasern sukzessive ansteigt. Es werden dabei zunächst verhältnismäßig kurze Fa sern verwendet, da diese sich besser der Konturform der Vorform 1 an schmiegen, als dies lange Fasern tun. Andererseits führt das Auftragen längerer Fasern dazu, daß die dadurch aufgetragene Schicht zur Stabilisie rung der Vorform 1, d. h. zur Versteifung derselben beiträgt. Diese Eigen schaften führen dazu, vorteilhafterweise zunächst ein Harz-Kurzfaser- Gemisch und dann anschließend ein Harz-Lang-faser-Gemisch auf die mittels der Verfahrensschritte 10 und 20 bearbeiteter Vorform 1 aufzutra gen.

Nach dem das Harz-Faser-Gemisch, das in dem Verfahrensschrift 30 auf getragen worden ist, ausgehärtet ist, erfolgt in einem weiteren Verfahrens schritt 40 das Entformen des Laminierwerkzeugs. Dabei wird das Lami nierwerkzeug 3 von der Vorform 1 entfernt. Eine erste Seite 41 des Lami nierwerkzeugs 3, und zwar diejenige Seite des Laminierwerkzeugs 3, die bei den Verfahrensschritten 10 bis 40 der Vorform 1 zugewandt war, stellt eine Art Negativform für das herzustellende Bauteil (nicht gezeigt) dar. Auf der entgegengesetzt zur ersten Seite 41 gelegenen zweiten Seite 42 des Laminierwerkzeugs 3 sind vorzugsweise Füße oder ist eine Gestellvor richtung (nicht gezeigt) angeordnet, die es erlaubt, das Laminierwerkzeug 3 derart aufzustellen, daß beispiels-weise die erste Seite 41 vom Boden weggerichtet oder nach oben gerichtet ist. Durch ein entsprechendes Lami nierverfahren nach dem Stand der Technik, also durch ein entsprechendes Auskleiden der ersten Seite 41, erfolgt dann weiterhin die Herstellung des herzustellenden Bauteils (nicht gezeigt). Das Laminierwerkzeug 3 wird aus den Materialien gebildet, die aufgrund der Verfahrensschritte 10 bis 30 entstanden sind, d. h. das Laminierwerkzeug 3 umfaßt eine Trennmittel schicht, eine Lackschicht, und zumindest eine Harz-Faser-Schicht. Wenn erforderlich, kann das entnommene Laminierwerkzeug 3 noch hinterfüttert werden, damit sie den auftretenden Belastungen beim Laminieren der Bauteile standhält.

Da für die Fasern des zumindest einen, in dem Verfahrensschritt 30 aufge tragenen Harz-Faser-Gemisches vorzugsweise CFK-Fasern verwendet werden, handelt es sich bei dem Laminier-Werkzeug vorzugsweise um ein CFK-Laminier-Werkzeug.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Laminierwerkzeugs, mit den Schritten

- Herstellung einer Vorform (1) mittels eines Stereo-Lithographie- Verfahrens mit einer hinsichtlich des zu erstellenden Laminierwerk zeugs (3) positiv geformten Oberfläche (5),
- Auftragen eines Trennmittels (10) auf die positiv geformte Oberfläche (5),
- Auftragen (20) einer Oberflächen-Schutzschicht,
- Aushärtung der Oberflächen-Schutzschicht,
- Auftragen (30) zumindest eines Harz-Faser-Gemisches auf die Ober flächen-Schutzschicht,
- Auftragen einer Oberflächen-Schutzschicht,
- Aushärtung des Harz-Faser-Gemisches,
- Entnahme (40) des Laminierwerkzeugs (3) von der Vorform (1).

2. Verfahren zur Herstellung eines Laminierwerkzeugs (3), wobei vor dem Auftragen des zumindest einen Harz-Faser-Gemisches ein Lack auf die positiv geformte Oberfläche (5) aufgetragen und ausgehärtet wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Laminierwerkzeugs (3) nach ei nem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Verfahrenschritt zum Auf tragen und Aushärten des zumindest einen Harz-Faser-Gemisches ein mehrmaliges Auftragen von Harz-Faser-Gemisches umfaßt, wobei die Länge der verwendeten Fasern im Verlauf des Auftragens größer wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines Laminierwerkzeugs (3) nach ei nem der voranstehenden Ansprüche, wobei als Harz-Faser-Gemisch ein Epoxydharz-CFK-Faser-Gemisch verwendet wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Laminierwerkzeugs (3), wobei die Herstellung der Vorform (1) in einer Weise erfolgt, in der auf der Seite der Vorform (1), die entgegengesetzt zur positiv geformten Oberfläche (5) ge richtet ist, eine Stützkonstruktion (2) angeordnet ist.