DE2854219A1 - FIBER REINFORCED PLASTIC COMPONENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents
FIBER REINFORCED PLASTIC COMPONENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOFInfo
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Description
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MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
MÜNCHEN GMBHENGINE AND TURBINE UNION
MUNICH GMBH
München, 12. Dezember 1978Munich, December 12, 1978
Faserverstärkter Kunststoff-Bauteil und . Verfahren zu seiner HerstellungFiber-reinforced plastic component and. Process for its manufacture
Die Erfindung bezieht sich auf ein faserverstärktes Kunststoff-Bauteil, welches wenigstens einen hochbelasteten Bauteilbereich mit relativ einfacher Gestalt, insbesondere ohne schroffe Querschnittsänderungen, sowie wenigstens einen geringer belasteten Bauteilbereich, insbesondere mit relativ komplizierter Gestalt, aufweist. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen faserverstärkten Kunststoff -Bauteils.The invention relates to a fiber-reinforced plastic component, which has at least one highly stressed component area with a relatively simple shape, in particular without abrupt changes in cross-section, as well as at least one less stressed component area, in particular with relatively complicated shape. It also relates to a method for producing such a fiber-reinforced one Plastic component.
In der Technik, beispielsweise im Triebwerksbau, weisen häufig aus faserverstärkten Kunststoffen herzustellende Bauteile, wie Gehäuse oder Rotorteile, einerseits Bereiche mit einer relativ einfachen, zumeist flächigen Gestalt ohne schroffe Querschnittsänderungen auf, die hoch be-In technology, for example in engine construction, show Components that are often made of fiber-reinforced plastics, such as housings or rotor parts, on the one hand are areas with a relatively simple, mostly flat shape without abrupt changes in cross-section, which are highly
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lastet sind (beispielsweise die Nabe eines integralen Verdichterrades). Andererseits weist jeweils derselbe Bauteil auch Bereiche mit einer besonders komplizierten Gestalt mit großen Querschnittssprüngen auf, wobei diese Bauteilbereiche jedoch relativ niedrig belastet sind (beispielsweise der Schaufelkranz eines integralen Verdichterrades) .are under load (for example the hub of an integral compressor wheel). On the other hand, each has the same Component also areas with a particularly complicated shape with large cross-sectional jumps, these However, component areas are relatively lightly loaded (for example the blade ring of an integral compressor wheel) .
Es ist zwar bekannt, hochbelastete Bauteile dadurch herzustellen, daß man hochfeste Fasern in einer Kunststoff-Matrix mit Vorzugsrichtung in Richtung der Hauptbeanspruchung anordnet. Solche Teile sind beispielsweise Raketentanks, Rohre oder Tragflächenbeplankungen von Flugzeugen. Hierfür werden unter anderem Wickeltechniken mit harzgetränkten Faserbündeln oder Preßprozesse mit vorimprägniertem (Prepreg) Gewebe oder Matten aus Verstärkungsfasern verwendet. Diese weisen jedoch beim Verarbeiten durch Pressen eine vergleichsweise geringe Fließfähigkeit auf, so daß kompliziert geformte Hohlräume (entsprechend der Bauteilkontur) in der Form nicht gefüllt werden können. Mit den vorstehend beschriebenen Verfahren lassen sich daher in erster Linie nur eine relativ einfache Gestalt aufweisende hochfeste Bauteile ohne schroffe Querschnittssprünge herstellen. It is known to manufacture highly stressed components by placing high-strength fibers in a plastic matrix arranged with preferential direction in the direction of the main stress. Such parts are, for example, rocket tanks, Aircraft pipes or wing panels. For this purpose, among other things, winding techniques with resin-soaked Fiber bundles or pressing processes with pre-impregnated (prepreg) fabric or mats made of reinforcing fibers used. However, these have a comparatively low flowability when processed by pressing, see above that complex shaped cavities (corresponding to the component contour) cannot be filled in the mold. With the The methods described above can therefore primarily only have a relatively simple shape Manufacture high-strength components without abrupt cross-sectional jumps.
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Andererseits sind Verfahren bekannt, bei denen ungerichtete, zumeist kurze Fasern mit einer Kunststoff-Matrix verspritzt oder verpreßt werden, so daß ein weitgehend isotoper und somit mehrachsig belastbarer Werkstoff entsteht, dessen Festigkeitswerte jedoch verständlicherwexse deutlich tiefer liegen als die des gerichtet faserverstärkten Kunststoffs. Durch diese Verfahren können aufgrund der guten "Fließfähigkeit" des Werkstoffs bei der Verarbeitung auch äußerst kompliziert geformte Bauteile mit extremen Querschnittsprüngen schnell und reprodzierbar hergestellt werden.On the other hand, methods are known in which non-directional, mostly short fibers with a plastic matrix be injected or pressed, so that a largely isotopic and thus multi-axis loadable material is created, Its strength values are understandably much lower than those of the directionally fiber-reinforced one Plastic. This process allows due to the good "flowability" of the material during processing Even extremely complex shaped components with extreme cross-sectional jumps can be reproduced quickly and easily getting produced.
Liegt nun jedoch die Aufgabe vor, ein faserverstärktes Kunststoff-Bauteil der eingangs beschriebenen Gattung, welches sowohl hochbelastete Bauteilbereiche mit relativ einfacher Gestalt als auch geringer belastete Bauteilbereiche mit relativ komplizierter Gestalt aufweist, herzustellen, so ist diese Aufgabe durch keines der bekannten Herstellverfahren zufriedenstellend lösbar. Würde man nämlich dieses die verschiedenen unterschiedlichen Bauteilbereiche aufweisenden Bauteil aus gerichtet faserverstärktem Kunststoff herstellen, so hätte es · insgesamt zwar eine besonders hohe Festigkeit. Diese hohe Festigkeit würde damit jedoch auch in den wenigerHowever, if the task now is to create a fiber-reinforced Plastic component of the type described above, which has both highly stressed component areas with relatively simple shape as well as less stressed component areas with a relatively complicated shape, to produce, so this task cannot be satisfactorily solved by any of the known manufacturing processes. Would namely, this directed the various different component areas having component from Produce fiber-reinforced plastic, it would indeed have a particularly high strength overall. These however, this would also mean high strength in the less
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belasteten Bauteilbereichen vorliegen, was eine unnötige Verteuerung des Bauteils ergeben würde, zumal gerichtet faserverstärkter Kunststoff verständlicherweise merklich teurer ist als ungerichtet faserverstärkter Kunststoff. Ein besonders wesentlicher Nachteil läge jedoch darin, daß bei Anwendung dieses Verfahrens zumindest nicht mit Sicherheit gewährleistet wäre, daß der gerichtet faserverstärkte Kunststoff, welcher j-a eine geringere "Fließfähigkeit" hat, auch die den komplizierter geformten Bauteilbereichen entsprechenden Formhohlräume immer genau ausfüllt. Geschieht dies nicht, so ergeben sich fehlerhafte Bauteile, was schwerwiegende nachteilige Folgen haben kann.loaded component areas are present, which is an unnecessary The component would become more expensive, especially since directionally fiber-reinforced plastic is understandably noticeable is more expensive than non-directional fiber-reinforced plastic. A particularly significant disadvantage, however, would be that when using this method it would at least not be guaranteed with certainty that the directionally fiber-reinforced Plastic, which j-a has a lower "flowability", also the more complex shaped component areas always fills the corresponding mold cavities exactly. Failure to do this will result in incorrect ones Components, which can have serious adverse consequences.
Würde man hingegen ein derartiges verschiedene unterschiedliche Bauteilbereiche aufweisendes Bauteil nach dem anderen bekannten Verfahren, nämlich vollkommen aus ungerichtet faserverstärktem Kunststoff herstellen, so ergäbe sich zwar auch in den komplizierter geformten Bauteilbereichen eine gute Konturgenauigkeit. Jedoch ergäbe sich bei Anwendung dieses Verfahrens andererseits der schwerwiegende Nachteil, daß der Bauteil in den hochbelasteten Bauteilbereichen eine zu geringe Festigkeit besitzen würde» Somit widersprechen die Forderungen derOn the other hand, if one were to post such a component having different, different component areas the other known method, namely manufacture entirely from non-directional fiber-reinforced plastic, this would result in good contour accuracy even in the more complexly shaped component areas. However, it would result When using this method on the other hand, the serious disadvantage that the component in the highly stressed Component areas would have too little strength »This contradicts the requirements of
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verschiedenen unterschiedlichen Bauteilbereiche innerhalb ein und desselben Bauteils den Realisierungsmöglichkeiten der beiden Gattungen von bekannten Herstellverfahren. various different component areas within one and the same component the implementation options of the two types of known manufacturing processes.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen faserverstärkten Kunststoff-Bauteil der eingangs beschriebenen Gattung sowie ein einfaches und wirksames Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, welches unter Beibehaltung der Vorzüge der bekannten Verfahren deren Nachteile vermeidet und es insbesondere ermöglicht, in den einfacher geformten hochbelasteten Bauteilbereichen eine entsprechend hohe Festigkeit und auch in den komplizierter geformten geringer belasteten Bauteilbereichen eine ausreichende Konturgenauigkeit sicherzustellen.The present invention is based on the object of providing a fiber-reinforced plastic component of the initially mentioned to create a simple and effective process for its production, which, while maintaining the advantages of the known methods, avoids their disadvantages and in particular enables a correspondingly high strength in the more simply shaped, highly stressed component areas and also in the more complexly shaped lower ensure sufficient contour accuracy in stressed component areas.
Diese Aufgabe wird bei einem faserverstärkten Kunststoff-Bauteil erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der hochbelastete Bauteilbereich aus gerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial und der geringer belastete Bauteilbereich aus ungerichtat faserverstärktem Kunststoff material besteht. Das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kunststoff-Bauteils ist erfindungsgemäßThis task is performed with a fiber-reinforced plastic component solved according to the invention in that the highly stressed component area from directed fiber-reinforced Plastic material and the less stressed component area made of fiber-reinforced plastic material consists. The method for producing such a plastic component is according to the invention
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dadurch gekennzeichnet, daß man den Bauteilbereich mit !angerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial in eine Form einbringt und miteinander verbindet. Für das erfindungsgemäße Herstellverfahren ergeben sich verschiedene, weiter unten im Einzelnen aufgeführte Realisierungsmöglichkeiten . characterized in that the component area with ! arranged fiber-reinforced plastic material in a Bringing in form and connecting with one another. For the manufacturing process according to the invention, there are various Implementation options detailed below.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe auf einfache Weise durch eine Kombination der beiden bisher bekannten Herstellverfahren, Dabei wird erfindungsgemäß in die einzelnen unterschiedlichen Bauteilbereiche jeweils die Sorte von faserverstärktem Kunststoff eingebracht, die hinsichtlich der dort jeweils geforderten Beanspruchbarkeit und Formbarkeit erforderlich und ausreichend ist. Das erfindungsgemäße Herstellverfahren vereinigt somit auf besonders vorteilhafte Weise die Vorteile der bisher bekannten Verfahren, wobei deren Nachteile vermieden werden. Insbesondere werden durch die Erfindung auch die Werkstoff- und Herstellkosten bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Kunststoff-Bauteils so gering wie möglich gehalten. Insgesamt ergibt die Erfindung mit einfachen Mitteln den jeweils auftretenden Belastungen vollkommen entsprechende faserverstärkte Kunststoffbauteile mit guter Konturgenauigkeit, Funktionssicherheit und Lebensdauer.The invention solves the problem posed in a simple manner by a combination of the two previously known Manufacturing process, according to the invention in each of the different component areas Type of fiber-reinforced plastic introduced with regard to the respective load capacity required there and moldability is required and sufficient. The manufacturing process according to the invention thus unites in a particularly advantageous manner the advantages of the previously known methods, their disadvantages being avoided. In particular, the invention also reduces the material and manufacturing costs in the manufacture of a Plastic component according to the invention kept as low as possible. Overall, the invention results in simple Averages fiber-reinforced plastic components that correspond to the loads occurring in each case with good Contour accuracy, functional reliability and service life.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bringt man gleichzeitig Prepreglagen und ungerichtet faserverstärktes Kunststoffmaterial entsprechend dem jeweiligen Bauteilbereich in eine Preßform ein und verpreßt diese in einem Arbeitsgang. Dabei läßt sich der ungerichtet faserverstärkte Kunststoff vor dem Preßvorgang vorzugsweise auf zwei verschiedene Arten gegenüber den Prepreglagen anordnen: bei einem rotationssymmetrisehen Bauteil (beispielsweise integrales Verdichterrad) kann das ungerichtet faserverstärkte Kunststoffmaterial konzentrisch am Umfang der Prepreglagen angeordnet sein. Bei relativ flächigen Bauteilen (beispielsweise Verdichtergehäuse) kann das ungerichtet faserverstärkte Kunststoffmaterial an der späteren Bauteiloberfläche angeordnet sein.According to an advantageous embodiment of the invention In the process, prepreg layers and non-directional fiber-reinforced plastic material are produced at the same time corresponding to the respective component area in a mold and presses it in one operation. Included the non-directional fiber-reinforced plastic can be preferably in two different ways before the pressing process Arrange opposite the prepreg layers: in the case of a rotationally symmetrical view Component (for example integral compressor wheel) can be the non-directional fiber-reinforced plastic material be arranged concentrically on the circumference of the prepreg layers. In the case of relatively flat components (for example Compressor housing), the non-directional fiber-reinforced plastic material can be arranged on the subsequent component surface be.
Gemäß einer anderen Verfahrensvariante ordnet man das ungerichtet faserverstärkte Kunststoffmaterial zwischen wenigstens zwei Gruppen von Prepreglagen an, wobei beim Preßvorgang die ungerichtet faserverstärkte Kunststoffmasse aufgrund ihrer besseren Verformbakriet die Formhohlräume gut ausfüllen kann und sich eine gute Verbindung zwischen den beiden Bauteilbereichen ergibt.According to another variant of the method, the non-directional fiber-reinforced plastic material is interposed at least two groups of prepreg layers, the non-directional fiber-reinforced plastic mass during the pressing process due to their better Verformbakriet can fill the mold cavities well and create a good connection between the two component areas results.
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Bei einer anderen ebenfalls vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Bauteilbereich aus ungerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial durch separates Pressen oder Spritzen vorgefertigt und zusammen mit den'Prepreglagen in eine Preßform eingelegt, wonach die Prepreglagen mit dem separat vorgefertigten Bauteilbereich unter gleichzeitiger Verklebung an den Kontaktflächen verpreßt werden. Hierbei ergibt sich eine besonders gute Verbindung zwischen den beiden verschiedenen Bauteilbereichen.In another likewise advantageous embodiment of the method according to the invention, the component area is off non-directional fiber-reinforced plastic material prefabricated by separate pressing or injection and put together with the prepreg layers placed in a mold, after which the prepreg layers with the separately prefabricated component area with simultaneous gluing on the contact surfaces be pressed. This results in a particularly good connection between the two different ones Component areas.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Bauteilbereich aus gerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial aus Prepreglagen durch separates Pressen vorfertigt, zusammen mit dem ungerichtet faserverstärkten Kunststoffmaterial in eine Preßform einbringt und dieses mit dem separat vorgefertigten Bauteilbereich verpreßt. Bei einer Abwandlung dieses Verfahrens kann man jedoch erfindungsgemäß den separat vorgefertigten Bauteilbereich auch in eine Spritzform einlegen und mit dem ungerichteten faserverstärkten Kunststoffmaterial umspr.itzen. Another advantageous embodiment of the invention The method is characterized in that the component area is made of directionally fiber-reinforced Plastic material from prepreg layers prefabricated by separate pressing, together with the non-directional fiber-reinforced Brings plastic material into a mold and this with the separately prefabricated component area pressed. In a modification of this method, however, according to the invention, the separately prefabricated one can be used Also place the component area in an injection mold and overmold it with the non-directional fiber-reinforced plastic material.
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Bei einer nochmals weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens - fertigt man den Bauteilbereich aus gerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial in wenigstens zwei Teilstücken und den Bauteilbereich aus ungerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial jeweils separat vor, bringt die separat vorgefertigten Bauteilbereiche zusammen mit zwischen den beiden. Teilstücken angeordnetem ungerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial in eine Preßform ein und verpreßt diese unter Verklebung durch dieses Kunststoffmaterial miteinander. Auch bei dieser Verfahrensausbildung ergibt sich eine besonders feste Verbindung zwischen den einzelnen Bauteilbereichen. In yet another embodiment of the method according to the invention, the component area is produced made of directionally fiber-reinforced plastic material in at least two sections and the component area made of non-directional fiber-reinforced plastic material each separately, brings the separately prefabricated component areas together with between the two. Sections arranged non-directional fiber-reinforced plastic material in a mold and presses it under Bonding through this plastic material to one another. This process training also results in a particularly firm connection between the individual component areas.
Ein weiteres besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen faserverstärkten Kunststoff-Bauteils ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Bauteilbereich aus gerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial und den Bauteilbereich aus ungerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial jeweils separat vorfertigt und, vorzugsweise unter Anwendung von Druck und Wärme, in einem Arbeitsgang verklebt. Bei diesem Herstellverfahren ergibt sich eine weitere Vereinfachung dadurch, daß eine gemeinsame Preßform zum endgültigen VerbindenAnother particularly advantageous method for producing a fiber-reinforced plastic component according to the invention is characterized in that the component area is made of directionally fiber-reinforced plastic material and the component area is prefabricated separately from non-directional fiber-reinforced plastic material and, preferably using pressure and heat, glued in one operation. In this manufacturing process there is a further simplification in that a common mold for the final connection
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der einzelnen Bauteilbereiche miteinander grundsätzlich nicht erforderlich ist.of the individual component areas with each other is generally not required.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungsfiguren ist jeweils ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen faserverstärkten Kunststoff-Bauteils, insbesondere eines integralen Axialverdichterrades einer Kleingasturbine, veranschaulicht. Im Einzelnen zeigen:The invention is described below with reference to various exemplary embodiments shown schematically in the drawing explained in more detail. The drawing figures each show a method for producing one according to the invention fiber-reinforced plastic component, in particular an integral axial compressor wheel of a small gas turbine, illustrated. Show in detail:
Fig. 1 die Herstellung aus Prepreglagen und ungerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial in einer Preßform,Fig. 1 shows the production from prepreg layers and non-directional fiber-reinforced plastic material in a compression mold,
Fig. 2 eine Abwandlung des Herstellverfahrens gemäß Fig. 1, bei welcher man das ungerichtet faserverstärkte Kunststoffmaterial zwischen zwei Gruppen von Prepreglagen anordnet,FIG. 2 shows a modification of the manufacturing process according to FIG. 1, in which this is done in an undirected manner fiber reinforced plastic material between arranges two groups of prepreg layers,
Fig. 3 die Herstellung aus einem separat vorgefertigten Bauteilbereich aus ungerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial und Prepreglagen in einer Preßform,3 shows the production from a separately prefabricated component area made of non-directional fiber-reinforced Plastic material and prepreg layers in a compression mold,
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Fig. 4 die Herstellung aus einem aus Prepreglagen separat vorgefertigten Bauteilbereich und ungerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial in einer Preßform,4 shows the production from a component area separately prefabricated from prepreg layers and non-directional fiber-reinforced plastic material in a compression mold,
Fig. 5 die Herstellung aus jeweils separat vorgefertigten Bauteilbereichen aus gerichtet bzw. ungerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial in einer Preßform und5 shows the production from each separately prefabricated Component areas made of directional or non-directional fiber-reinforced plastic material in a mold and
Fig. 6 die Herstellung aus jeweils separat vorgefertigten Bauteilbereichen aus gerichtet bzw. ungerichtet faserverstärktem Kunststoff material durch Verkleben dieser.Fig. 6 shows the production from each separately prefabricated component areas made of directional or non-directional fiber-reinforced plastic material by gluing them.
Gemäß den Zeichnungsfiguren 1 bis 5 ist die Preßform jeweils durch ein Gelenk 1 und einen Stempel 2 gebildet, welcher zur HerStellung des jeweils gewünschten faserverstärkten Kunststoff-Bauteils, wie durch Pfeile .angedeutet, in das Gesenk 1 einpreßbar ist.According to the drawing figures 1 to 5, the mold is in each case formed by a joint 1 and a punch 2, which is used to produce the desired fiber-reinforced Plastic component, as indicated by arrows, can be pressed into the die 1.
Im Einzelnen wird bei dem Herstellverfahren gemäß Fig. 1 ein integrales Axialverdichterrad dadurch erzeugt, daß man gleichzeitig kaum fließfähige Prepreglagen 3 aus ge-In detail, in the manufacturing method according to FIG. 1, an integral axial compressor wheel is produced in that at the same time hardly flowable prepreg layers 3 made of
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richtet faserverstärktem Kunststoffmaterial (für die einfach geformte hochfeste Nabe des Verdichterrades) und ungerichtet faserverstärktes Kunststoffmaterial 4 mit guter Fließfähigkeit (für den relativ kompliziert geformten nicht hochfesten Schaufelkranz des Verdichterrades) in die Preßform 1,2 einbringt. Danach werden die in die Preßform 1,2 eingebrachten Materialien in einem Arbeitsgang verpreßt. Es ergibt sich somit ein praktisch fertiges Axialverdichterrad aus faserverstärktem Kunststoff material , bei welchem einerseits die Nabe und andererseits der Schaufelkranz aus entsprechend den Erfordernissen unterschiedlich festem und unterschiedlich verformbarem Material besteht, wobei diese unterschiedlichen Bauteilbereiche fest miteinander verbunden sind.aligns fiber reinforced plastic material (for the easy molded high-strength hub of the compressor wheel) and non-directional fiber-reinforced plastic material 4 with good flowability (for the relatively complex shaped, not high-strength blade ring of the compressor wheel) brings into the mold 1,2. Thereafter, the materials introduced into the mold 1.2 in one Pressed operation. This results in a practically finished axial compressor wheel made of fiber-reinforced plastic material in which on the one hand the hub and on the other hand the blade ring from according to the requirements different solid and differently deformable material consists, these different component areas are firmly connected to each other.
In Fig. 2 ist eine Variante des in Fig. 1 veranschaulichten Verfahrens dargestellt. Bei dieser Verfahrensvariante ordnet man das ungerichtet faserverstärkte Kunststoffmaterial 5 zwischen zwei Gruppen von Prepreglagen 6, 7 in der Preßform 1, 2 an. Beim Preßvorgang füllt die ungerichtet faserverstärkte Kunststoffmasse 5 infolge ihrer besseren Fließfähigkeit die dem Schaufelkranz entsprechenden Formhohlräume gut aus. Bei dieser Verfahrensvariante ergibt sich eine gegenüber der Fig. 1 noch weiter ver-FIG. 2 shows a variant of the method illustrated in FIG. 1. In this variant of the procedure the non-directional fiber-reinforced plastic material 5 is arranged between two groups of prepreg layers 6, 7 in the mold 1, 2 on. During the pressing process, the non-directional fills fiber-reinforced plastic compound 5 corresponding to the blade ring due to its better flowability Mold cavities well. In this variant of the method, there is an even greater difference compared to FIG.
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besserte Verbindung zwischen den Bauteilbereichen, welche einerseits die Nabe und andererseits den Schaufelkranz des Verdichterrades bilden.Improved connection between the component areas, on the one hand the hub and on the other hand the blade ring of the compressor wheel.
Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Verfahrensausführung wird zunächst der den Schaufelkranz bildende Bauteilbereich 8 aus ungerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial durch separates Pressen oder Spritzen in einer anderen Form vorgefertigt. Der vorgefertigte Bauteilbereich wird zusammen mit den die Nabe des Verdichterrades bildenden Prepreglagen 9 aus gerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial in die Preßform 1,2 eingelegt, und die Prepreglagen 9 werden mit dem separat vorgefertigten Bauteilbereich 8 unter gleichzeitiger Verklebung an den Kontaktflächen verpreßt. Auch bei diesem Herstellverfahren ergibt sich ein konturgenaues Verdichterrad mit verschiedenen Bauteilbereichen mit jeweils den bereits beschriebenen Eigenschaften, wobei diese Bauteilbereiche gut miteinander verbunden sind.In the method implementation illustrated in FIG. 3 First of all, the component area 8 forming the blade ring is made of non-directional fiber-reinforced plastic material prefabricated in a different shape by separate pressing or injection. The prefabricated component area is together with the prepreg layers 9 which form the hub of the compressor wheel and are made of directionally fiber-reinforced plastic material inserted into the compression mold 1, 2, and the prepreg layers 9 with the separately prefabricated component area 8 pressed with simultaneous gluing on the contact surfaces. Also results in this manufacturing process a contour-accurate compressor wheel with different component areas, each with those already described Properties, whereby these component areas work well together are connected.
In Fig. 4 ist ein anderes ebenfalls vorteilhaftes Herstellverfahren veranschaulicht, bei welchem man zunächst den Bauteilbereich 10 aus gerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial aus Prepreglagen durch separates Pressen inIn Fig. 4 is another likewise advantageous manufacturing method illustrates in which the component area 10 is first made of directionally fiber-reinforced plastic material from prepreg layers by separate pressing in
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einer anderen Form vorfertigt. Der derart vorgefertigte Bauteilbereich 10 wird in die Preßform 1,2 zusammen mit dem ungerichtet faserverstärkten Kunststoffmaterial 11 eingebracht, wonach letzteres mit dem vorgefertigten Bauteilbereich 10 verpreßt wird. Gemäß einer Abwandlung des Herstellverfahrens nach Fig. 4 kann der vorgefertigte Bauteilbereich 10 anstatt in eine Preßform auch in eine (nicht dargestellte) Spritzform eingelegt werden und mit dem ungerichtet faserverstärkten Kunststoffmaterial 11 umspritzt werden. In beiden Fällen ergibt sich ein den auftretenden Beanspruchungen gerecht werdendes konturgetreues Verdichterrad.prefabricated in a different form. The component area 10 prefabricated in this way is in the mold 1, 2 together with the non-directional fiber-reinforced plastic material 11 introduced, after which the latter is pressed with the prefabricated component area 10. According to a modification of the manufacturing process according to FIG. 4, the prefabricated component area 10 can also be used in a mold instead of in a mold Injection mold (not shown) are inserted and with the non-directional fiber-reinforced plastic material 11 be overmolded. In both cases, the result is a true-to-form contour that does justice to the stresses that occur Compressor wheel.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Verfahren fertigt man den Bauteilbereich aus gerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial in zwei Teilstücken 12, 13 sowie den Bauteilbereich 14 aus ungerichtet faserverstärkten Kunststoffmaterial zunächst jeweils in anderen Formen separat vor. Die vorgefertigten Bauteilbereiche 12, 13, 1'4 werden anschliessend zusammen mit zwischen den Teilstücken 12 und 13 angeordnetem ungerichtet faserverstärktem Kunststoffmaterial 15 in die Preßform 1, 2 eingebracht, wonach unter Verklebung durch die Kunststoffmasse 15 sämtliche Bauteilbereiche 12, 13, 14 miteinander verpreßt werden. Dieses Herstellverfahren ermöglicht somit die Herstellung eines Verdich-In the method shown in FIG. 5, the component area is produced from directionally fiber-reinforced plastic material in two sections 12, 13 and the component area 14 made of non-directional fiber-reinforced plastic material initially in other forms separately. The prefabricated component areas 12, 13, 1'4 are then made together with non-directional fiber-reinforced plastic material arranged between the sections 12 and 13 15 introduced into the mold 1, 2, after which all component areas are glued by the plastic compound 15 12, 13, 14 are pressed together. This manufacturing process thus enables the manufacture of a compaction
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terrades mit den gewünschten Eigenschaften vollkommen aus vorgefertigten verschiedenen Bauteilbereichen, welche in einer Preßform gut miteinander verbunden werden.terrades with the desired properties prefabricated various component areas, which are well connected to one another in a compression mold.
Schließlich ist bei dem in Fig. 6 veranschaulichten Herstellverfahren eine Preßform zur Verbindung der jeweils separat vorgefertigten Bauteilbereiche 12a, 13a, 14a entbehrlich. Bei diesem Verfahren werden die vorgefertigten Bauteilbereiche 12a, 13a, 14a unter Anwendung von Druck und Wärme mittels Klebstoff 16 in einem Arbeitsgang miteinander verklebt. Das sich bei diesem Herstellverfahren ergebende Verdichterrad weist im gleichen Maße die vorteilhaften Eigenschaften auf wie die nach den vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Verdichterräder.Finally, in the manufacturing method illustrated in FIG. 6 a mold for connecting the separately prefabricated component areas 12a, 13a, 14a is dispensable. In this method, the prefabricated component areas 12a, 13a, 14a are using pressure and Heat together by means of adhesive 16 in one operation glued. The compressor wheel resulting from this manufacturing process has the advantageous ones to the same extent Properties like the compressor wheels produced by the method described above.
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MUNICH GMBH
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