DE20102569U1 - Anordnung und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils aus einem faserverstärkten Werkstoff - Google Patents

Anordnung und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils aus einem faserverstärkten Werkstoff

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Description

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Claims (52)

1. Anordnung zur Herstellung eines Bauteils aus einem faserverstärkten Werkstoff mittels Harzimprägnierung eines Faserhalbzeugs (12), umfassend
  • - eine Form (10);
  • - eine Vakuumfolie (38), mittels welcher ein Vakuum­ raum (78) herstellbar ist, in welchem das Faserhalb­ zeug (12) auf der Form (10) positionierbar ist, wobei der Vakuumraum (78) mit Unterdruck beauf­ schlagbar ist und
  • - eine Zuführungsvorrichtung (70, 76) für flüssiges Harz zu dem Faserhalbzeug (12),
dadurch gekennzeichnet, daß Unterdruckbeaufschlagung und Temperatur bei der Harzimprägnierung so steuerbar und/oder regelbar sind, daß bezogen auf das flüssige Harz die Siedepunktkurve nicht überschritten wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein heißhärtendes Harz ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Verteilergewebe (44) zwischen Faser­ halbzeug (12) und Vakuumfolie (38) als Fließhilfe für das Harz angeordnet ist.
4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdruckbeaufschlagung während der Harz-Infiltration eine Vakuumpumpe (24) vor­ gesehen ist.
5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteilergewebe (44), welches der Zuführung von Harz zum Faserhalbzeug (12) dient, mit Unterdruck beaufschlagbar ist.
6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck nach der Harz- Infiltration an einem Verteilergewebe (44) meßbar ist, welches der Zuführung von Harz zum Faserhalbzeug (12) dient.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Drucksensoren (60) zur Druckmessung vorgesehen sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksensor (60) vor und während der Harz-Infil­ tration des Werkstücks von dem Vakuumraum (78) druck­ entkoppelbar ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Formtemperatur steuerbar und/oder regelbar ist.
10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Tem­ peratursensoren an der Vakuumfolie (78) angeordnet sind.
11. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur hinsichtlich der Temperaturabhängigkeit der Viskosität des Harzes einstellbar ist.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur so einstellbar ist, daß die Viskosität des Harzes im Bereich zwischen 10 mPas und 1000 mPas liegt.
13. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Härtungsphase (172), welche sich an eine Injektionsphase (162) an­ schließt, eine Verringerung der Unterdruckbeaufschlagung durchführbar ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Härtungsphase (172), welche sich an die Injek­ tionsphase (162) anschließt, eine Temperaturerhöhung durchführbar ist.
15. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Härtungsphase (174), in welcher das Harz vollständig aushärtet, die Temperatur erhöhbar ist.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur gegenüber einer Injektionsphase (162) erhöhbar ist.
17. Anordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperatur gegenüber einer Härtungs­ phase (172), welche sich an eine Injektionsphase (162) anschließt, erhöhbar ist.
18. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur so einstell­ bar ist, daß ein bestimmter Verarbeitungszeitraum oder ein bestimmter Verarbeitungszeitraumbereich für das Harz vorgebbar ist.
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur so einstellbar ist, daß die Verarbei­ tungszeit des Harzes an eine Werkstückgröße angepaßt ist.
20. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prozeßüberwachung bezüglich Harz-Infiltration und Harz-Aushärtung durch­ führbar ist.
21. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz vor der Infil­ tration zur Viskositätserhöhung vorgealtert ist.
22. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Harzfalle (46; 70) vorgesehen ist, mittels welcher nach der Harz-Infil­ tration eine gleichmäßige Unterdruckbeaufschlagung ermöglicht wird und die eine Harzabsaugung während einer Härtungsphase des Harzes im wesentlichen verhindert.
23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzfalle eine Absaugeführung umfaßt, welche einen derart großen Innendurchmesser aufweist, daß Luft- und Gasblasen aufsteigen können, ohne daß Harz in einen Absaugeraum gedrückt wird.
24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Absaugeraum in einem Vorratsbehälter (70) für Harz zur Harzinjektion gebildet ist.
25. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteilergewebe (44), welches als Fließhilfe für die Harzzuführung zum Faser­ halbzeug (12) dient, ab einem bestimmten Abstand zu einem Werkstückrand nicht mehr wirksam ist.
26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand im Bereich zwischen 10 mm bis 50 mm liegt.
27. Anordnung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verteilergewebe (44) vor dem be­ stimmten Abstand endet.
28. Anordnung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Abdeckfolie (110) zwischen Werkstück und Verteilergewebe (44) zur Begrenzung der Wirksamkeit des Verteilergewebes (44) vorgesehen ist.
29. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilergewebe (44), welches als Fließhilfe bei der Harzzuführung dient, bezüglich einer Werkstückkante (42) zur Steuerung des Flußfrontwinkelverlaufs des Harzes geschnitten ist.
30. Anordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kantenende abgedichtet ist.
31. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Vakuumports (30; 46a, 46b, 48a, 48b) vorgesehen sind, über welchen oder welche das Werkstück mit Unterdruck beaufschlagbar ist und der oder die mit einer oder mehreren Vakuum­ pumpen (24) verbunden ist oder sind.
32. Anordnung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vakuumport (30) in einem Bereich angeordnet ist, welcher von einer Fließfront des injizierten Harzes zuletzt erreicht wird.
33. Anordnung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Vakuumport (30) als Harzfalle aus­ gebildet ist, welche eine bestimmte Harzmenge aufnehmen kann, um das Eindringen von Harz in ein Vakuumsystem (24; 28) zu verhindern.
34. Anordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumport (30) über ein Verteilergewebe (84) an eine Faserhalbzeug-Unterseite angeschlossen ist.
35. Anordnung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß des Vakuumports (30) an eine Vakuumfolie (38) abgedichtet ist.
36. Anordnung nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verteilergewebe (44) gegenüber einem Werkstückrand (42) abgedichtet ist.
37. Anordnung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verteilergewebe (84) und Dichtung (90) eine Folie (92) angeordnet ist.
38. Anordnung nach einem der Ansprüche 31 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumport (30) gegenüber dem Werkstück abgedichtet wird.
39. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Werkstückrand (42) eine Harzbremse angeordnet ist.
40. Anordnung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Anschluß zur Unterdruckbeaufschlagung bezogen auf das Faserhalbzeug (12) vor einer Harzbremse ange­ ordnet ist und ein zweiter Anschluß hinter einer Harz­ bremse angeordnet ist.
41. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prozeßüberwachung mittels Ultraschallbeaufschlagung des Werkstücks durch­ führbar ist.
42. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als heißhärtendes Harz ein Polyadditionsharz eingesetzt ist.
43. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzzuführungs­ geschwindigkeit von Harz aus einem Harzvorrat zu dem Faserhalbzeug steuerbar ist.
44. Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils aus einem faserverstärkten Werkstoff mittels der Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche mindestens einen Vakuumport (30; 46a, 46b, 48a, 48b) zur Unter­ druckbeaufschlagung eines Werkstücks umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumport als Harzfalle aus­ gebildet ist, welche eine bestimmte Menge an Harz auf­ nehmen kann, um das Eindringen von Harz in ein Vakuum­ system (24, 28), welches mit dem Vakuumport verbunden ist, zu verhindern.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumport (30) mit einer Vakuumpumpe (24) verbunden ist.
46. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wirkverbindung des Vakuumports (30) mit der Vakuumpumpe (24) steuerbar unterbrechbar ist.
47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumport (30) auf einem Ver­ teilergewebe (44; 84) positionierbar ist, mittels welchem dem Faserhalbzeug (12) Harz zuführbar ist.
48. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilergewebe (84), auf welchem der Vakuumport (30) positioniert ist, bezogen auf eine Zuführungs­ richtung des Harzes unterhalb des Faserhalbzeugs (12) angeordnet ist.
49. Vorrichtung nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vakuumport (30) einen Auflageflansch (32) zur Positionierung auf dem Verteilergewebe (44) aufweist.
50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumport (30) einen Aufnahme­ raum (36) für Harz umfaßt.
51. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumport (30) an oder in einem Abstand zu einem Rand (42) eines Werkstücks positionier­ bar ist, welcher durch eine Fließfront des injizierten Harzes zuletzt erreicht wird.
52. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorratsbehälter (70) für die Harzzuführung als Harzfalle einsetzbar ist.
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