DE4039231A1 - Unitary irregular hollow fibre reinforced resin parts prodn. - using flexible positive mould inflated to predetermined shape for lay=up, re-inflated for curing in rigid negative mould for accurate thickness - Google Patents

Unitary irregular hollow fibre reinforced resin parts prodn. - using flexible positive mould inflated to predetermined shape for lay=up, re-inflated for curing in rigid negative mould for accurate thickness

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Abstract

Process and arrangement for mfr. of hollow pts. from fibre-reinforced synthetic resin, especially pts. with irregular outer contours, in which the impregnated fibres/mats or prepregs (16) are laid up on an inflated flexible positive mould (5). After laying-up, the internal pressure is reduced and the lay-up enclosed by an outer negative mould (6, 6'). The internal pressure is then increased to conform the lay-up to the shape of the outer mould and maintained during curing. The internal pressure is then released and the moulded pt. removed from the mould. USE/ADVANTAGE - Large unitary hollow mouldings, esp. irregular contours with small radii, e.g. aircraft fuselages. Compared with an assembly with the same rigidity etc., built up from separate sections, this invention requires less material, lower unit wt. and reduced mfg. time. Compared with DE2426095, which uses an inflatable elastic bag as positive mould to consolidate the lay-up during curing, this invention uses a positive mould of defined shape, permitting strict tolerances esp. with irregular contours or predetermined thicknesses. It is claimed to give irregular -shaped hollow articles with void-free surface quality with smallest possible wt., strict tolerance on wall thickness and shorter mfg. time in a single process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hohler Bauteile aus faser­ verstärktem Kunststoff und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6.The invention relates to a method for producing hollow components made of fiber reinforced plastic and a device for carrying out the method, according to the features of the preamble of claim 1 or claim 6.

Zur Herstellung, zum Beispiel von Flugzeugrümpfen aus faserverstärktem Kunststoff, ist es allgemein bekannt, das Bauteil in Teilabschnitten oder Scha­ lenteilen herzustellen, die mit relativ hohem Arbeits- und Vorrichtungsaufwand zu einem Gesamtbauteil zusammengefügt, z. B. miteinander verklebt werden.For manufacturing, for example, aircraft fuselages made of fiber-reinforced Plastic, it is generally known that the component in sections or Scha to produce parts with relatively high labor and fixtures assembled into an overall component, e.g. B. glued together.

Die bekannten Verfahren beziehungsweise Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren arbeiten mit Negativ- und Positivformschalen, in welche mit Kunstharz getränkte Faserschichten oder Vorimprägnate ein- oder mehr­ schichtig eingelegt werden. Dabei ist es erforderlich, auf das Laminat beim Aushärten mittels Druckbeaufschlagung einzuwirken. Dazu wird über das Laminat eine luftundurchlässige Folie gelegt und Formränder und Folie durch eine Abdichtmasse verbunden und darauf zwischen Folie und Formteilen ein Vakuum erzeugt.The known methods and devices for performing of the processes work with negative and positive mold shells, in which with Resin-impregnated fiber layers or pre-impregnated one or more be inserted in layers. It is necessary to use the laminate Apply curing by applying pressure. This is done through the Laminated an air-impermeable film and form edges and film through a sealing compound connected and then between the film and molded parts  Vacuum created.

Mittels solcher Verfahren beziehungsweise Formeinrichtungen ist jedoch nur, wie eingangs erläutert, ein Bauteil in nachfolgend zu einem Gesamtbauteil zu­ sammenzufügenden Einzelelementen herstellbar. Aus einer solchen Verfah­ rensweise resultiert einerseits ein erhöhter Materialverbrauch und damit ver­ bunden ein in bezug auf die vom Bauteil aufzunehmenden Belastungen un­ nötig hohes Bauteilgewicht und andererseits ein hoher Aufwand an Bearbei­ tungs- und Herstellungszeiten.With such methods or molding devices, however, only As explained at the beginning, a component subsequently becomes an overall component to assemble individual elements. From such a procedure In addition, on the one hand there is an increased material consumption and thus ver involved in relation to the loads to be absorbed by the component necessary high component weight and on the other hand a high amount of processing and manufacturing times.

Aus der DE-OS 24 26 095 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Her­ stellung von Behältern bekannt, bei dem bzw. bei der für die Auflage des La­ minates ein aus dehnbarem Werkstoff gebildeter, aufblasbarer Balg als Posi­ tivformteil vorgesehen ist, der nach dem Aushärten des Kunststoffs entfernt wird. Der Balg besitzt keine exakte Gestalt, um Bauteile mit engen Toleranz­ vorgaben, insbesondere solche mit unregelmäßiger Innen- bzw. Außenkontur, bzw. vorbestimmter Wandstärke herstellen zu können.From DE-OS 24 26 095 a method and a device for Her position of containers known, in which or for the edition of La minates an inflatable bellows made of stretchable material as a posi tivformteil is provided, which is removed after curing of the plastic becomes. The bellows has no exact shape around components with close tolerance specifications, especially those with irregular inner or outer contours, or to be able to produce predetermined wall thickness.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, hohle Bauteile, insbesondere Hohlkörper mit unregelmäßig verlaufenden Innen- bzw. Außenkonturen aus faserverstärktem Kunststoff in lunkerfreier Oberflächenqualität bei geringst­ möglichem Gewicht in engen Toleranzgrenzen der Wandstärke in einem ein­ zigen Arbeitsprozeß, mit gegenüber bekannten Arbeitsverfahren wesentlich niedrigeren Bearbeitungszeiten herzustellen.The object of the present invention is to produce hollow components, in particular Hollow body with irregular inner or outer contours fiber-reinforced plastic in void-free surface quality with the least possible weight within narrow tolerance limits of the wall thickness in one work process, with essential compared to known work processes manufacture shorter processing times.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst, nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Verfahrensanspruches 1 beziehungsweise des Einrichtungsanspruches 6 und in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung nach den Merkmalen der weiteren Ansprüche.The object is achieved according to the features of characterizing part of method claim 1 and Furnishing claim 6 and in a further advantageous embodiment  the features of the further claims.

Gemäß dem Verfahren und der Einrichtung nach der Erfindung ist es ermög­ licht, auch großvolumige Bauteile, wie zum Beispiel Flugzeugrümpfe, ohne aufwendiges Zusammenfügen von Einzelrumpfelementen als Ganzes in einem Arbeitszyklus herzustellen.According to the method and the device according to the invention, it is possible light, even large-volume components, such as aircraft fuselages, without complex assembly of single hull elements as a whole one cycle.

Aufgrund eines solchen Vorgehens beziehungsweise des Einsatzes der Ein­ richtung zur Durchführung des Verfahrens, sind Hohlkörper mit hoher Wider­ standsfähigkeit gegen auftretende Belastungen bei relativ geringem Zeitauf­ wand und erheblicher Gewichtsreduzierung herstellbar.Due to such a procedure or the use of the one Direction for performing the method are hollow bodies with high resistance Stability against occurring loads with relatively little time wall and considerable weight reduction can be produced.

Ferner werden erhebliche Einsparungen an Zeit- und Bauaufwand möglich. Auch ist die nach Abschluß der Herstellung innerhalb des Bauteiles befind­ liche Positivform in den allermeisten Fällen wiederverwendbar. Außerdem wird die Ausbildung von Lunkerstellen vermieden und damit teure Nacharbei­ ten zur Herstellung einer einwandfrei beschaffenen Bauteiloberfläche, insbe­ sondere auch bei Bauteilen mit unregelmäßigem Konturverlauf, überflüssig. Die erforderlichen Einrichtungskomponenten sind auf einfache und billige Weise herstellbar.Furthermore, considerable savings in time and construction effort are possible. It is also located within the component after completion of production Most positive form reusable. Furthermore the formation of blowholes is avoided and thus expensive rework ten to produce a properly procured component surface, esp especially superfluous even for components with an irregular contour. The required furnishing components are simple and cheap Way to make.

Zudem entfallen die beim Einsatz eines Autoklaven oder anderer Druckbe­ handlungen des Laminates zur Bildung des Bauteils erforderlichen Arbeiten zur Abdichtung zwischen Abdeckfolie und Formteil für die Bildung eines Vaku­ ums.In addition, there is no need to use an autoclave or other pressure vessels actions of the laminate required to form the component for sealing between cover film and molded part for the formation of a vacuum to.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer Einrichtung zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Ausführungsbei­ spiele sind anhand der Zeichnung nachfolgend näher beschrieben. In the drawing are exemplary embodiments of a device for implementation tion of the method shown. The execution case Games are described below with reference to the drawing.  

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

Fig. 1 in schematisierter Darstellung einen allseits durch Wandteile ab­ geschlossenen Hohlkörper als herzustellendes Bauteil, in Ver­ bindung mit Bauteilkomponenten der Formeinrichtung, im Quer­ schnitt, Fig. 1 in schematic representation, a bond on all sides by wall parts from closed hollow body as a component to be produced, in United component with components of the molding device, in cross-section,

Fig. 2 in einen Ausschnitt aus Fig. 1 das Innenformteil mit einer Einlage zur Aussteifung des Innenformteils in exponierten Bereichen, Fig. 2 in a section of Fig. 1, the inner mold part with an insert to stiffen the inner mold part in exposed areas,

Fig. 3 in einem weiteren Ausschnitt aus Fig. 1 das Bauteil in Verbin­ dung mit in das Laminat des herzustellenden Bauteils eingefüg­ tem Sandwich -Wabenkern als Verstärkungseinlage, Fig. 3 in a further detail of FIG. 1, the component, in conjunction with in the laminate of the component eingefüg tem ™ honeycomb core sandwich as reinforcement insert,

Fig. 4 in einem Ausschnitt aus Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für das Innenformteil mit einer aus gummielastischen Werkstoff gebilde­ ten Formauflage für die Errichtung des Bauteillaminats, querge­ schnitten dargestellt und Fig. 4 in a section of Fig. 1 shows an embodiment for the inner molded part with a formed from rubber-elastic material th mold support for the erection of the component laminate, cross sections shown and

Fig. 5 als Ausführungsbeispiel ein stirnseitig durch gewölbte Deckel ab­ geschlossenes, zylinderrohrförmiges Bauteil in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Einrichtungskomponenten, in Seiten­ ansicht, teilweise quergeschnitten dargestellt. Fig. 5 as an embodiment, a front end with a domed lid from a closed, cylindrical component in connection with the inventive device components, shown in side view, partially in cross section.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 4, ist mit 2 ein Aufnahmegestell bezeichnet, das zur Aufnahme zweier miteinander mittels Schrauben 7 fest verbindbarer, aus starrem Werk­ stoff gebildeter Außenformschalen 6, 6′ und einen aus flexiblem Werkstoff gebildeten Innenformteil 5 dient.In the embodiments shown in the drawing according to FIGS. 1 to 4, 2 denotes a receiving frame, which for receiving two mutually connectable by means of screws 7 , formed from rigid work material outer mold shells 6 , 6 'and an inner molded part made of flexible material 5 serves.

Die Formeinrichtung 1 ist hier zur Herstellung eines hohlen, allseitig durch Wände abgeschlossenen Bauteiles 15 vorgesehen, wobei eine der Bauteil­ wände eine Öffnung 13 aufweist, die mittels eines Deckels 14 abschließbar ist.The molding device 1 is provided here for the production of a hollow component 15 which is closed on all sides by walls, one of the component walls having an opening 13 which can be locked by means of a cover 14 .

Das Formteil 5 weist einen nach außen druckdicht abgeschlossenen Innen­ raum 8 auf, in den eine an einen Druckerzeugers 30 und ein Druckmittel­ reservoir angeschlossene Zu- bzw. Abführungsleitung 31 für ein Druckmedi­ um mündet. Zur Steuerung der Zu- bzw. Abführung des Druckmediums ist eine hier nicht dargestellte Ventileinrichtung vorgesehen.The molded part 5 has an externally pressure-tightly sealed inner space 8 , into which a supply line or discharge line 31 for a pressure medium, which is connected to a pressure generator 30 and a pressure medium reservoir, opens. A valve device (not shown here) is provided to control the supply and discharge of the pressure medium.

Das Innenformteil 5 ist aus flexiblem Werkstoff gebildet, der jedoch dem Form­ teil eine gewisse Steifigkeit verleiht. Ferner ist das Innenformteil 5 als Form­ schale ausgebildet, deren Außenkontur der Innenkontur des herzustellenden Bauteiles 15 entspricht. Die Außenfläche 10 des Innenformteiles 5 dient als Auflage für das aus einer oder mehreren Lagen aus mit Harz durchtränkten Verstärkungsfasern oder Verstärkungsgewebe bekannter Art bestehenden Laminates 16.The inner molded part 5 is made of flexible material, which however gives the molded part a certain rigidity. Furthermore, the inner molded part 5 is designed as a molded shell, the outer contour of which corresponds to the inner contour of the component 15 to be produced. The outer surface 10 of the inner molded part 5 serves as a support for the laminates 16 consisting of one or more layers of reinforcing fibers or reinforcing fabrics of known type impregnated with resin.

Die Auflage des Laminates auf das Innenformteil 5 erfolgt, wie später noch näher erläutert, unter Druckbeaufschlagung der Innenraumfläche 11 des Innenraumes 8 unter einem Druck, bei dem das aus flexiblem Werkstoff gebil­ dete Innenformteil die maßgenaue oder annähernd maßgenaue Innenform des herzustellenden Bauteiles 15 bildet bzw. die vorgegebene Form ein­ nimmt. Das Innenformteil 5 weist hierbei eine Flexibilität und Wandstärke auf, die die Auflage des Laminats 16 auf das Formteil unter Druckbeaufschlagung des Raumes 8 ohne Form- bzw. Konturveränderung erlaubt.The laminate is placed on the inner molded part 5 , as will be explained in more detail later, by pressurizing the inner surface 11 of the inner space 8 under a pressure at which the inner molded part formed from flexible material forms the dimensionally accurate or approximately dimensionally accurate inner shape of the component 15 to be produced or takes the given shape. The inner molded part 5 has a flexibility and wall thickness that allows the laminate 16 to be placed on the molded part by pressurizing the space 8 without changing the shape or contour.

Die aus starrem Werkstoff bestehenden Außenformschalen 6, 6′ bilden mit ihrer Innenfläche 12 die Außenformfläche 12′ des herzustellenden Bauteils 15, gegen die das auf das Innenformteil 5 aufgelegte Laminat 16 durch Druckbeaufschlagung des Raumes 8 zur Einstellung der geforderten Bauteil­ wandstärke angedrückt wird. The existing of rigid material outer shell molds 6, 6 'form with its inner surface 12, the outer mold surface 12' of the component 15, against which the original placed on the inner mold part 5 laminate 16 by pressurizing the space 8 wall thickness for setting the component requested is pressed.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Zeichnung enthält das Innenformteil 5 an exponierten Stellen, z. B. in Eckbereichen mit sich stark änderndem Konturverlauf, Wandverstärkungselemente 26, beispielsweise aus einem Werkstoff mit gegenüber dem Innenformteil geringerer Flexibilität.According to the embodiment of FIG. 2 of the drawing, the inner molded part 5 contains exposed areas, for. B. in corner areas with a strongly changing contour, wall reinforcement elements 26 , for example made of a material with less flexibility compared to the inner molding.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ein in die Bauteilwandung bzw. in das Laminat 26 integrierter Einsatz von Wandverstärkungen 25 für das Bauteil 15 vorgesehen.According to the exemplary embodiment according to FIG. 3, use of wall reinforcements 25 for the component 15, which is integrated in the component wall or in the laminate 26 , is provided.

Als Wandverstärkungen 25 sind hierbei Sandwich- Wabenkerne verwendet, die auf der Bauteilinnenseite in das Laminat 26 integriert angeordnet sind. Um ein Auffüllen der Waben beim Tränken der Verstärkungsfasern mit Kunst­ stoff zu verhindern, sind die Wabenkerne 25 beidseitig mittels einer Folie 20 abgeschlossen. Vorteilhafter Weise ist zu Kontrollzwecken die Verwendung durchsichtiger Folien vorgesehen.Sandwich honeycomb cores are used as wall reinforcements 25 , which are integrated into the laminate 26 on the inside of the component. In order to prevent the honeycombs from filling up when the reinforcing fibers are impregnated with plastic, the honeycomb cores 25 are closed on both sides by means of a film 20 . The use of transparent foils is advantageously provided for control purposes.

Bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 4 weist das Formteil 5 auf seiner Au­ ßenseite 10 (Laminatauflagefläche) eine aus einem relativ weichem, elasti­ schen Werkstoff, bestehende Auflage 50 auf, die sich bei Druckbeaufschla­ gung des Raumes 8 der Kontur des Innenformteils 5 anpaßt. Der Spalt 8′ zwischen dem Innenformteil 5 und der Auflage 50 kann an die Druckmittel­ fördereinrichtung 30, 31, 32 angeschlossen sein. Die Ausbildung dient zur Erleichterung des Entformens des hergestellten Bauteiles 15 nach erfolgter Aushärtung.In an embodiment according to FIG. 4, the molded part 5 has on its outer side 10 (laminate support surface) a support 50 made of a relatively soft, elastic material, which adapts to the contour of the inner molded part 5 when the space 8 is pressurized. The gap 8 'between the inner molded part 5 and the support 50 can be connected to the pressure medium delivery device 30 , 31 , 32 . The training serves to facilitate the demolding of the manufactured component 15 after curing.

In Fig. 5 ist als Ausführungsbeispiel die Ausbildung einer Formeinrichtung zur Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff dargestellt. Das herzustellende Bauteil ist hier ein zylinderförmiger, an beiden Stirnseiten durch gewölbte Deckel 34 abgeschlossenen Hohlkör­ per 35.In Fig. 5 the formation of a shaping device for the manufacture of rotationally symmetrical components made of fiber reinforced plastic is shown as an exemplary embodiment. The component to be produced here is a cylindrical hollow body closed by 35 on both ends by means of domed covers 34 .

Von einem Gestell 60 auf einer Grundplatte 2 wird ein Dorn 62 getragen, der das Innenformteil 5 für die Errichtung des Laminats 16 zur Herstellung des Bauteils aufnimmt.A mandrel 62 is carried by a frame 60 on a base plate 2 and holds the inner molded part 5 for the erection of the laminate 16 for the production of the component.

Das Innenformteil 5 ist wie bei den anderen Ausführungsbeispielen aus flexi­ blem Werkstoff gebildet und weist die Innenkontur des Bauteils 15 auf. Eben­ so ist das Innenformteil 5 hohl ausgeführt, so daß eine durch ein Druckmedi­ um über Leitungen 31 beaufschlagbare Kammer 8 gebildet ist.As in the other exemplary embodiments, the inner molded part 5 is formed from flexible material and has the inner contour of the component 15 . The inner molded part 5 is also hollow, so that a chamber 8 which can be acted upon by a pressure medium via lines 31 is formed.

Zur Herstellung des Bauteils 15 ist auch hier eine zweiteilige, starre Außen­ form 6, 6′ vorgesehen an deren Formfläche 12, 12′ sich das Laminat 16 anzulegen vermag. Das Verstärkungsgewebe bzw. die Verstärkungsfasern werden in Wickeltechnik, z. B. sich überkreuzend mit Kunststoff getränkt auf das Innenformteil 5 aufgelegt.To produce the component 15 , a two-part, rigid outer shape 6 , 6 'is provided on the molding surface 12 , 12 ', the laminate 16 is able to create. The reinforcing fabric or the reinforcing fibers are in winding technology, for. B. placed crossover impregnated with plastic on the inner molded part 5 .

Die Außenformschalen 6, 6′ und bzw. oder das Innenformteil 5 weisen an ei­ nigen Stellen engmaschige Gitter oder Perforationen 70 auf, über die über­ schüssiges Harz und im Harz eingeschlossene Luft abzufließen vermag. Dazu sind den Gittern oder Perforationen 70 Hohlkammern 71 im Innenform­ teil 5 bzw. in den Außenformschalen zugeordnet. Außerdem ist vorgesehen, die Gitter und Hohlkammern 71 der Außenformschalen 6,6′ in den Trenn­ fugen zwischen den Außenformschalen 6,6′ anzuordnen.The outer mold shells 6 , 6 'and or or the inner molded part 5 have at egg nigen places close-meshed lattice or perforations 70 , over which excess resin and air enclosed in the resin can flow. For this purpose, the grids or perforations 70 are assigned to hollow chambers 71 in the inner mold part 5 or in the outer mold shells. In addition, it is provided to arrange the lattice and hollow chambers 71 of the outer molded shells 6,6 'in the separating joints between the outer molded shells 6,6 '.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend in Verbindung mit der Einrichtung gemäß Fig. 5 näher beschrieben, wobei als Ausführungsbeispiel die Herstellung eines Flugzeugrumpfes zugrunde gelegt ist.The method according to the invention is described in more detail below in connection with the device according to FIG. 5, the manufacture of an aircraft fuselage being used as an exemplary embodiment.

Als erster wesentlicher Verfahrensschritt wird das an sich bereits die Innen­ form des herzustellenden Bauteils 15 aufweisende Innenformteil 5 durch Druckbeaufschlagung der Kammer 8 in seine Endform gebracht. Auf der gummielastischen Auflage 19 (Fig. 4) wird nunmehr das Laminat 16 in bekannter Weise errichtet. Dabei werden die einzelnen Faserbahnen von der einen Seite des Bauteils 15 zur anderen Seite in Umfangsrichtung auf gewissen Vorschub in Längsrichtung gewickelt und anschließend Faserbah­ nen von der einen Deckelseite zur anderen längsgerichtet aufgelegt und zu beiden Seiten des Bauteils am Gestell 60 in strammgezogenem Zustand­ stand befestigt.As a first essential process step, the inner molded part 5 , which in itself has the inner shape of the component 15 to be produced , is brought into its final shape by pressurizing the chamber 8 . The laminate 16 is now erected in a known manner on the rubber-elastic pad 19 ( FIG. 4). The individual fiber webs are wound from one side of the component 15 to the other side in the circumferential direction on a certain feed in the longitudinal direction, and then fiber webs are placed lengthwise from one side of the cover to the other and fastened to the frame 60 in a taut state on both sides of the component.

Die Faser- bzw. Gewebeschichten werden danach in einem einzigen Arbeits­ gang mit Harz getränkt, wobei die einzelnen Faserbahnen zweckmäßiger Weise vor dem Aushärten mittels einer die einzelnen Bahnen umfassenden Hülle zusammengehalten werden.The fiber or fabric layers are then in one work gear impregnated with resin, the individual fiber webs more expedient Way before curing by means of a single web comprising Cover held together.

Bei Einlagerung von Wabenkernen 25 (Fig. 3) in das Laminat zur Bauteil­ versteifung, wird auf die Lagen eine möglichst breite mit einer dünnen Kuns­ tharzschicht überzogene Folie gewickelt. Darauf wird der Sandwich-Waben­ kern 25 aufgelegt und zur Wabenkernseite hin mit einer mit Kunstharz ge­ tränkten Folie umwickelt.When honeycomb cores 25 ( FIG. 3) are stored in the laminate for stiffening the component, a film that is as wide as possible is coated with a thin synthetic resin layer on the layers. Then the sandwich honeycomb core 25 is placed and wrapped towards the honeycomb core side with a film soaked with synthetic resin.

Die Folien dienen dazu, ein Eindringen von Kunstharz in den Wabenkern zu verhindern. Die Folien sollten transparent sein, um eine sichere Qualitätskon­ trolle im Inneren der Struktur durchführen zu können.The films serve to prevent synthetic resin from penetrating into the honeycomb core prevent. The foils should be transparent to ensure a safe quality con to be able to perform trolls inside the structure.

Danach werden weitere Lagen von Fasermatten bzw. Fasergeweben aufge­ legt und mit Harz durchtränkt.After that, additional layers of fiber mats or fiber fabrics are laid on sets and soaked with resin.

Nachfolgend werden die Gewebebahnen von den Trägerteilen 60 gelöst. Im Anschluß daran wird ein Teil des Druckmediums aus dem Innenraum 8 des Innenformteils 5 abgelassen, so daß das Innenformteil 5 um einen gewis­ sen Betrag zu schrumpfen vermag. Das Innenformteil 5 wird danach mit den aufgeschichteten Lagen des Laminats 16 in die Außenformschalen 6, 6′ in der richtigen Position eingelegt und die Außenformschalen 6, 6′ durch die Verschraubungen 7 fest miteinander verbunden.The fabric webs are then detached from the carrier parts 60 . Subsequently, a part of the pressure medium is discharged from the interior 8 of the inner molded part 5 , so that the inner molded part 5 can shrink by a certain amount. The inner mold part 5 is then 'placed in the correct position and the outer shape of shells 6, 6' with the stacked layers of the laminate 16 in the outer shell molds 6, 6 rigidly connected to each other by the screw. 7

Zur Druckbeaufschlagung wird die Kammer 8 des Innenformteils 5 zweckmä­ ßigerweise zunächst langsam mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt, so, daß das Laminat gerade an den Formflächen 12, 12′ der Außenform­ schalen 6, 6′ zur Anlage gelangt. Danach kann über das Ventil 32 und die Druckmittelzuleitung 31 mittels dem Druckerzeuger 30 auch Flüssigkeit, z. B. Wasser, in den Innenraum 8 des Innenformteils 5 eingelassen werden. Bei Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitspegels im Raum 8 wird das Innen­ formteil 5 weiter mit Druckluft beaufschlagt.For pressurization, the chamber 8 of the inner molded part 5 is expediently initially slowly charged with a gaseous medium, so that the laminate shells 6 , 6 'comes to rest on the mold surfaces 12 , 12 ' of the outer mold. Thereafter, via the valve 32 and the pressure medium feed line 31 by means of the pressure generator 30 can also be liquid, for. B. water, are let into the interior 8 of the inner molding 5 . When a certain liquid level in the room 8 is reached, the inner molded part 5 is further pressurized with compressed air.

Normalerweise ist es jedoch ausreichend, wenn der Innenraum 8 des Innen­ formteiles 5 mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt wird.Usually, however, it is sufficient if the interior 8 of the inner molded part 5 is acted upon with a gaseous medium.

Infolgedessen, daß die einzelnen Arbeitsgänge sich über eine relativ große Zeitspanne erstrecken, in der das Kunstharz aushärten könnte, ist für die Ar­ beiten ein gekühlter Raum zweckmäßig.As a result, the individual operations are relatively large The time span in which the synthetic resin could harden is for the Ar usefully a cooled room.

Der folgende Verfahrensschritt wird dann eingeleitet, wenn möglichst viele Luftbläschen entwichen sind. Dann wird das ganze Systeme möglichst in kürzester Zeit durch eine Heizeinrichtung aufgeheizt, damit das Kunstharz schnell dünnflüssig wird und die restliche, noch eingeschlossene Luft und das überschüssige Kunstharz restlos entweichen kann, bevor das Harz aushärtet. Nach dem Aushärten des Kunstharzes wird das Innenformteil 5 entlüftet, ge­ gebenenfalls die Flüssigkeit abgepumpt und der Innenraum 8 des Innenform­ teiles 5 an eine Vakuumpumpe angeschlossen. Danach wird die Außenform­ schale 6, 6′ geöffnet und das Werkstück 15 entformt.The following process step is initiated when as many air bubbles as possible have escaped. Then the whole system is heated up in the shortest possible time by a heating device, so that the synthetic resin quickly becomes thin and the remaining, trapped air and the excess synthetic resin can escape completely before the resin hardens. After the synthetic resin has hardened, the inner molded part 5 is vented, and if necessary the liquid is pumped out, and the interior 8 of the inner molded part 5 is connected to a vacuum pump. Then the outer mold shell 6 , 6 'is opened and the workpiece 15 is removed from the mold.

Das aus flexiblem Werkstoff gebildete Innenformteil 5 wird durch die Öffnung 13 im Bauteil 15 aus dem Innenraum 8 entfernt. In besonderen Fällen kann es vorteilhaft sein, zum Aufbau der Zwischenschicht des Laminats anstelle von Wabenkernen geschlossene Hohlkörper, wie kleine Würfel, geschlossene Einzelwabenteile oder kleine Hohlkugeln zum Einsatz zu bringen. Die Hohl­ körper sind dabei vorteilhafter Weise durch Gummischnüre, die diese kreuz­ förmig, flächenmäßig durchdringen, zusammengefaßt. Durch eine solche An­ ordnung können Bauteile deren Konturen Wölbungen mit kleine Radien auf­ weisen einwandfrei geformt werden.The inner molded part 5 formed from flexible material is removed from the interior 8 through the opening 13 in the component 15 . In special cases, it can be advantageous to use closed hollow bodies, such as small cubes, closed individual honeycomb parts or small hollow spheres, instead of honeycomb cores, to build up the intermediate layer of the laminate. The hollow bodies are advantageously summarized by rubber cords that penetrate them cross-shaped, in terms of area. Such an arrangement allows components whose contours bulges with small radii to be perfectly formed.

Die Außenformschalen 6, 6′ können auch aus einem beschichteten Gewebe gebildet sein, welches sich jedoch nicht ausdehnen darf, damit sich die dem herzustellenden Bauteil entsprechende Kontur eingehalten wird. Diese Art der Form hat den Vorteil einer unproblematischen Herstellung, wobei sich auch das hergestellte Bauteil 15 leichter entformen läßt.The outer mold shells 6 , 6 'can also be formed from a coated fabric, which, however, must not expand so that the contour corresponding to the component to be manufactured is adhered to. This type of shape has the advantage of unproblematic manufacture, and the manufactured component 15 can also be removed from the mold more easily.

In das Laminat lassen sich, wie bekannt, Teile wie z. B. Gewindemuttern, me­ tallische Halterungen oder dergleichen einsetzen und es lassen sich mittels Vorsprüngen an den Formteilen der Einrichtung Durchbrüche z. B. für Fen­ sterausschnitte an Flugzeugrümpfen einbringen, wobei die Gewebefasern möglichst ohne Unterbrechung um die Einsätze bzw. die Vorsprünge herum­ geführt werden, damit der Kraftfluß in den Fasern nicht unterbrochen wird. Bei Konstruktionen, in denen Stringer, Spanten und andere Verstärkungen eingesetzt werden sollen, werden diese zwischen die Webeschichten inte­ griert.In the laminate, as is known, parts such. B. threaded nuts, me use metallic brackets or the like and it can be by means of Projections on the molded parts of the device breakthroughs z. B. for Fen Insert cutouts on the fuselage, using the fabric fibers if possible without interruption around the inserts or the projections be guided so that the flow of force in the fibers is not interrupted. For constructions in which stringers, frames and other reinforcements  to be used, these are inte between the web layers freezes.

Es ist auch denkbar, Leitungen beispielsweise Rohrleitungen einzubauen, die gleichzeitig als Versteifungen wirken. Ebenso können als Kabelschächte be­ nutzte Versteifungen integriert sein.It is also conceivable to install lines, for example pipes, which act as stiffeners at the same time. Likewise, be as cable ducts used stiffeners to be integrated.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung hohler Bauteile aus faserverstärktem Kunst­ stoff, insbesondere zur Herstellung von Bauteilen mit unregelmäßig verlaufender Außenkontur bzw. Außen- und Innenkontur,
  • - unter Verwendung eines oder mehrerer druckbeaufschlagbarer, aus flexiblem Werkstoff gebildeter Formteile und einer oder meh­ rerer Außenformteile zur Bildung der Bauteilaußenkontur, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
  • - Errichtung des Bauteillaminates (16) aus Lagen von mit Harz getränkten Verstärkungsfasern und bzw. oder Verstärkungs­ geweben auf dem durch Druckbeaufschlagung auf Solldruck­ höhe beaufschlagten der Bauteilinnenform entsprechend form­ stabilen Innenformteil (5; 50, 51);
  • - Verminderung der Druckbeaufschlagung (Aufblasdruckes) des Innenformteiles (5; 50, 51),
  • - Einbringen des Innenformteiles (5; 50, 51) mit dem Laminat (16) in die Außenform (6, 6′);
  • - Druckbeaufschlagung des Innenformteiles (5; 50, 51) auf Solldruckhöhe zum Anpressen des Laminates (16) an die Außenform (6, 6′);
  • - Aushärten des Kunststoffes unter Aufrechterhaltung der Druck­ beaufschlagung des Innenformteiles (5; 50, 51) auf Solldruck­ höhe;
  • - Entlüften des Innenformteiles (5; 50, 51) und
  • - Entformen des Bauteiles (15) aus dem Innenformteil (5; 50, 51) und den Außenformschalen (6, 6′).
1. Process for the production of hollow components made of fiber-reinforced plastic, in particular for the production of components with an irregular outer contour or outer and inner contour,
  • - Using one or more pressurized molded parts made of flexible material and one or more outer molded parts to form the component outer contour, characterized by the following process steps:
  • - Erection of the component laminate ( 16 ) from layers of reinforcing fibers impregnated with resin and / or reinforcing fabrics on the inner component ( 5 ; 50 , 51 ) which is stable in shape according to the component internal shape and is pressurized to the desired pressure;
  • - Reduction of the pressurization (inflation pressure) of the inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ),
  • - Introducing the inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ) with the laminate ( 16 ) in the outer mold ( 6 , 6 ');
  • - Pressurizing the inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ) at the desired pressure level for pressing the laminate ( 16 ) onto the outer mold ( 6 , 6 ');
  • - Hardening of the plastic while maintaining the pressure applied to the inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ) to the desired pressure height;
  • - Vent the inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ) and
  • - De-molding of the component ( 15 ) from the inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ) and the outer molded shells ( 6 , 6 ').
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckbeaufschlagung des Innenformteiles (5) ein gasförmiges Me­ dium in deren druckdichte Kammer (8) eingebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that for pressurizing the inner molded part ( 5 ) a gaseous Me medium is introduced into the pressure-tight chamber ( 8 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1 und bzw. oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Druckbeaufschlagung in die Kammer (8) des In­ nenformteiles (5) Flüssigkeit eingeleitet wird.3. The method according to claim 1 and or or 2, characterized in that liquid is introduced for pressurizing in the chamber ( 8 ) of the nenformteiles ( 5 ). 4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (8) zum Entformen des Bauteils (15) ein Vakuum erzeugt wird.4. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a vacuum is generated in the chamber ( 8 ) for demolding the component ( 15 ). 5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Errichtung des Laminates (16) unter Abkühlen des Laminats und der Vorrichtung auf eine den Aushärtungsprozeß verlangsamende Verarbeitungstempe­ ratur.5. The method according to claim 1, characterized by erecting the laminate ( 16 ) while cooling the laminate and the device to a processing temperature which slows down the curing process. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens einem der Ansprüche 1 bis 5, enthaltend
  • - ein inneres aus flexiblem Werkstoff gebildetes, druckbeauf­ schlagbares Formteil und
  • - ein oder mehrere äußere Formteile, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Innenformteil (5; 50, 51) mittels Beaufschlagung gering­ fügig unterhalb des Solldruckes zumindest angenähert die Form des herzustellenden Bauteils (15) aufweist, daß
  • - das Innenformteil (5; 50, 51) eine zur Errichtung des Lami­ nats (16) auf der Innenformaußenfläche (10) formstabile Aus­ bildung aufweist, daß
  • - das Innenformteil (5; 50, 51) eine nach außen druckdicht ab­ schließbare Kammer (8) aufweist, wobei die Kammer (8) an einen Druckerzeuger (30) zur Beaufschlagung des Innenform­ teiles (5; 50, 51) über die Kammer (8) anschließbar ist und daß
  • - dem Innenformteil (5; 50, 51) eine formstabil ausgeführte Außenformschale (6, 6′) zur Anlage des Laminats (16) zuge­ ordnet ist.
6. Device for carrying out the method containing one of claims 1 to 5
  • - An inner part made of flexible material, pressurizable and
  • - One or more outer moldings, characterized in that
  • - The inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ) by acting slightly below the target pressure at least approximately the shape of the component to be produced ( 15 ) that
  • - The inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ) one for the erection of the laminate nats ( 16 ) on the inner mold outer surface ( 10 ) from dimensionally stable formation that
  • - The inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ) has an externally pressure-tight from closable chamber ( 8 ), the chamber ( 8 ) to a pressure generator ( 30 ) for loading the inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ) via the chamber ( 8 ) can be connected and that
  • - The inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ) is a dimensionally stable outer shell ( 6 , 6 ') for contacting the laminate ( 16 ) is assigned.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenform aus mindestens zwei, fest miteinander verbindbaren star­ ren, der Außenkonturfläche des Bauteiles (15) entsprechende Form­ flächen (12, 12′) aufweisenden Außenformschalen (6, 6′) besteht.7. Device according to claim 6, characterized in that the outer shape of at least two, firmly connectable star ren, the outer contour surface of the component ( 15 ) corresponding shape surfaces ( 12 , 12 ') having outer mold shells ( 6 , 6 '). 8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenformschalen (6, 6′) aus einem unelastischen, mit einer undurchlässigen Beschichtung versehenen Gewebe gebildet sind.8. Device according to claim 6 or 7, characterized in that the outer molded shells ( 6 , 6 ') are formed from an inelastic fabric provided with an impermeable coating. 9. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Bauteil (15) eine mittels eines Verschluß­ teiles (14) abschließbare Öffnung (13) vorgesehen wird.9. Device according to at least one of claims 6 to 8, characterized in that on the component ( 15 ) by means of a closure part ( 14 ) lockable opening ( 13 ) is provided. 10. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenformteil (5; 50, 51) teilweise oder vollständig aus nichtelastischem Werkstoff gebildete Aussteifungen aufweist.10. The device according to at least one of claims 6 to 9, characterized in that the inner molded part ( 5 ; 50 , 51 ) has partially or completely stiffeners formed from non-elastic material. 11. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Innenformteil (5) mit einer äuße­ ren gummielastischen Auflage (19) für die Aufnahme des Laminats (16) versehen ist.11. The device according to at least one of claims 6 to 10, characterized in that the inner molded part ( 5 ) is provided with an outer rubber-elastic pad ( 19 ) for receiving the laminate ( 16 ). 12. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Innenformteil (5) aus einem luft­ undurchlässigen, beschichteten Material gebildet ist.12. The device according to at least one of claims 6 to 11, characterized in that the inner molded part ( 5 ) is formed from an air-impermeable, coated material. 13. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß das äußere Innenformteil (51) aus weichem, flexiblen Material besteht.13. The device according to at least one of claims 6 to 12, characterized in that the outer inner molded part ( 51 ) consists of soft, flexible material. 14. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß das Innenformteil (5) Vorsprünge für Durchbrechungen in der Bauteilwandung des herzustellenden Bau­ teils (15) aufweist.14. The device according to at least one of claims 6 to 13, characterized in that the inner molded part ( 5 ) has projections for openings in the component wall of the construction part to be manufactured ( 15 ). 15. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der Bauteilwandung Wabenkerne (25) auf das Innenformteil (5) aufgelegt und die Waben­ kerne durch harzgetränkte Folien beidseitig abgeschlossen sind.15. The device according to at least one of claims 6 to 14, characterized in that for reinforcing the component wall honeycomb cores ( 25 ) placed on the inner molded part ( 5 ) and the honeycomb cores are sealed on both sides by resin-impregnated films. 16. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Abfließen überschüssiges Kunst­ harzes bzw. von in das Harz eingeschlossener Luft in die Außenform (6, 6′) und bzw. oder das Innenformteil (5) engmaschige Gitter oder Perforation vorgesehen sind und daß hinter den Gittern der Perfora­ tion Hohlkammern (71) gebildet sind.16. The device according to at least one of claims 6 to 15, characterized in that to drain excess resin or air enclosed in the resin in the outer mold ( 6 , 6 ') and or or the inner molded part ( 5 ) close-meshed grid or perforation are provided and that hollow chambers ( 71 ) are formed behind the grids of the perforation.
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