DE4335062A1 - Verfahren zur Herstellung eines Profil-Formteils aus faserverstärktem Thermoplastwerkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung langgestreck­ ter, in Längsrichtung eine Krümmung bzw. Biegung aufwei­ sender Profilteile sind seit Jahrzehnten aus dem Gebiet der Metallverarbeitung bekannt.

Sie haben - insbesondere ausgehend von Rohrbiegeverfahren und -vorrichtungen - einen fortgeschrittenen Entwicklungs­ stand erreicht, der unter anderem auch die problemlose Verformung von Doppel-T-Metallprofilen (vgl. etwa DE 35 40 629 A1) oder hochkant stehenden Voll-Rechteckpro­ filen (vgl. hierzu etwa DE 27 21 269 A1) ermöglicht.

Bestimmte einfache Vorrichtungen zum Profilbiegen setzen - wie etwa in US 4,989,441 beschrieben - das zu verformende Profil in ruhendem Zustand im Prinzip dem Einfluß von an mindestens drei Punkten der Profillänge im wesentlichen senkrecht zur Profil-Längsachse angreifenden, teils sta­ tisch und teils dynamisch wirkenden Kräften aus, wobei die am mittleren Punkt angreifende Kraft den an den beiden äu­ ßeren Punkten angreifenden Kräften entgegengerichtet ist.

Dieses Prinzip ist in Fig. 2a skizziert.

Eine fortgeschrittene Vorrichtung, die nach diesem Prinzip arbeitet und sich insbesondere zum wellungsfreien Biegen von Kastenprofilen eignet, ist in US 5,131,254 beschrie­ ben.

Die entscheidende Besonderheit dieser Vorrichtung besteht darin, daß in das Profil eine langgestreckte Halterung mit einer Mehrzahl von senkrecht zur Längsachse der Halterung und damit des Profils verschieblichen Platten eingeführt wird, die ein inneres Widerlager für die beim Biegevorgang angreifenden äußeren Kräfte bildet und im Hauptkrümmungs­ gebiet eine Deformation des Profilquerschnitts verhindert.

Die übergroße Mehrheit der bekannten Verfahren und Vor­ richtungen zum Biegen bzw. Längsverformen von Metallprofi­ len verfolgt jedoch das in Fig. 2b skizzierte Prinzip, dem zufolge das Werkstück durch die Biegevorrichtung hindurch­ bewegt und dabei einer dynamischen Krafteinwirkung ausge­ setzt wird, die dem Profil über sich vorzugsweise in des­ sen Vorschubrichtung mitdrehende Rollen bzw. Walzen ver­ mittelt wird.

Eine typische, moderne Vorrichtung dieser Art, mit der die numerisch gesteuerte Verformung beispielsweise eines U- Profils mit mehreren Freiheitsgraden bezüglich der Raum­ koordinaten möglich ist, ist in US 4,080,815 beschrieben. Hier wird das Werkstück zwischen vier Rollen geführt und verformt, von denen drei in ihrer Position relativ zuein­ ander und zur vierten, feststehenden Rolle sowie zum zu­ geführten Werkstück verstellbar sind.

In US 4.352,281 ist eine Vorrichtung zum Biegen kurzer Rohrstücken beschrieben, bei der diese durch ein festste­ hendes Formwerkzeug mit einer entsprechend dem gewünschten inneren und einer dem entsprechenden äußeren Krümmungsradius des Rohrstücks gebogenen Oberfläche hindurchgedrückt wer­ den.

Die in dieser Vorrichtung aus geführte Verformung ist im Prinzip ein mehrschrittiger, jeweils mit einem Vorschub­ schritt verbundener Formpreßvorgang.

Bei der Formgebung von Profilteilen aus faserverstärkten Kunststoffen geht die Mehrzahl der bekannten Verfahren und Vorrichtungen vom Prinzip des Urformens, d. h. des Er­ zeugens des gewünschten Profils durch Einlegen der Ver­ stärkungsfasern bzw. -gewebe in eine Negativform und (Heiß-)Verpressen mit dem Kunststoff in der Form aus.

Bei thermoplastischen faserverstärkten Kunststoffen hat sich im Aufgreifen bewährter Umformprinzipien aus der Me­ tallverarbeitung auch die Warmverformung ("Thermoforming") vorkonfektionierter Profile eingebürgert, vgl. dazu etwa DE 34 08 852 A1 oder EP 0 315 770.

Gerade Profile lassen sich dabei durch Walz- bzw. Roll­ verfahren erzeugen, und es ist bekannt, derartigen Profilen im Wege des "Stretchforming", einer Art Reckziehen über einen gekrümmten Formblock, eine Krümmung in Längsrichtung zu verleihen, vgl. etwa M. Effing und St. Medwin, "LDF Reinforcement - The Revolution in Making Cost-Effective, Complex Shaped Thermoplastic Composite Structures", Paris Air Show, DuPont Plastic Seminar, June 18, 1991.

Dieser Vorgang ist schematisch in Fig. 2c skizziert.

Dieses Verfahren ist aber für mehrschichtige und kompli­ zierter geformte Profile nur bedingt brauchbar, und Profi­ le mit großem Umschließungswinkel der Längsachse - etwa mit ringförmig geschlossener Krümmung - lassen sich damit nicht ohne weiteres erzeugen.

Auch die für Metallprofile bekannten Biegeverfahren eignen sich nur im Einzelfall für faserverstärkte - insbesondere aus mehreren Schichten mit unterschiedlicher Faserorien­ tierung aufgebaute - Thermoplastwerkstoffe, da sie zumeist mit unzulässigen, die Festigkeit oder Dauerbelastungsei­ genschaften beeinträchtigenden Veränderungen der Faser­ struktur einhergehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren der eingangs genannten Gattung und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung anzugeben, mit denen gekrümmte Pro­ file aus faserverstärkten Thermoplastwerkstoffen ohne grundsätzliche Einschränkungen des Aufbaus der verwendeten Halbzeuge und der erzielbaren Krümmungs-Geometrie her­ stellbar sind.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, auf das zu ver­ formende Halbzeug (den Prepreg) im erweichten Zustand durch ein unter spitzem Winkel gegenüber seiner Vorschub­ richtung über einem gekrümmten Formteil angedrücktes Form­ werkzeug eine über Gleitreibung vermittelte Druckkraft auszuüben, die eine "fließende" Anpassung der Orientierung der Faserstruktur der Verstärkungslage(n) an die gewünsch­ te, insbesondere gekrümmte, Profilgestalt bewirkt.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung - insbesondere zur Reali­ sierung großer Umschließungswinkel bis hin zu ringförmig geschlossenen Profilen - besteht darin, daß das erste, ge­ bogene Werkzeugteil als Rolle mit profilierter Mantelfläche und das zweite Werkzeugteil als gegen die profilierte Man­ telfläche der Rolle gedrücktes Druckstück mit entgegen der Gleitrichtung des Prepregs verrundeter und/oder abge­ schrägter Wirkfläche ausgebildet sind, wobei die Rolle in Gleitrichtung des Prepregs rotiert und die Wirkfläche des zweiten Werkzeugteils gegenüber der Mantelfläche der ro­ tierenden Rolle unter einem spitzen Winkel angreift.

Von Vorteil ist es, wenn der Prepreg den Werkzeugteilen in vorgewärmtem Zustand zugeführt wird und unmittelbar nach Passieren des Formspalts zwischen den Werkzeugteilen ge­ kühlt wird, wodurch die ihm durch die Formwerkzeuge aufge­ prägte Krümmung und Querschnitts-Feingestalt konsolidiert.

Zusätzlich oder alternativ zur Zuführung eines vorgewärm­ ten Prepregs kann das Verfahren so ausgestaltet sein, daß mindestens eines der Werkzeugteile in mindestens einem dem Eintrittspunkt des Prepregs in den Spalt benachbarten Ab­ schnitt beheizt wird.

Es erleichtert den Umformvorgang, wenn als Halbzeug ein der Grundform des Spaltes annähernd entsprechend vorgeformter Prepreg verwendet wird, also etwa als Halbzeug für eine Fahrradfelge oder den Laufring der Rolle eines größeren Bandlaufwerkes ein U- oder halbkreisförmiges Profil.

Insbesondere mehrlagige bzw. -schichtige Prepregs lassen sich schonend ohne nachteilige Störungen der Faserstruktur der äußeren Schichten dadurch verformen, daß beide Werk­ zeugteile in Gleitrichtung des Prepregs gebogene Wirkflä­ chen aufweisen derart, daß die Wirkflächen miteinander ei­ nen langgestreckten, in Längsrichtung gebogenen und mit Ausnahme des Eintrittbereiches für den Prepreg im wesent­ lichen konstanten Querschnitt aufweisenden, profilierten Spalt bilden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung ergeben sich in Entsprechung zu den genannten vor­ teilhaften Ausbildungen des Verfahrens.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher darge­ stellt. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b Prinzipskizzen zur Erläuterung grundsätz­ licher Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtungen,

Fig. 2a bis 2c Prinzipskizzen zur Erläuterung bekannter Umformverfahren für langgestreckte Profile,

Fig. 3 die Prinzipdarstellung einer Anlage zur Durchfüh­ rung des Verfahrens nach einer Ausführungsform,

Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung eines umzuformenden Halbzeug-Profils, der Formteile und des Endp-Profils einer Fahrradfelge zur Erläuterung einer spe­ ziellen Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 5 ein stark vereinfachtes Prozeßablaufdiagramm für die Herstellung des in Fig. 3 gezeigten Fahrradfelgen- Profils.

In Fig. 1a ist gezeigt, wie ein U-Profil 1 nach Passieren eines heißen Luftstroms 2 im erweichten Zustand über den Umfang einer Rolle 3 in einen zwischen der mit einer um­ laufenden Nut 4 und einem in diese eingreifenden, gegen die Rolle 3 gedrückten Formwerkzeug 5 mit im Querschnitt der Nut 4 angepaßtem, verrundetem Vorderteil gebildeten, sich verengenden Formspalt 6 einläuft und ihm dort eine Krümmung in Längsrichtung verliehen wird. Die gekrümmte Gestalt des Profils 7 nach Auslaufen aus dem Formspalt wird durch Kühlung in einem Luftstrom 8 konsolidiert.

In Fig. 1b ist eine Abwandlung dieses Verfahrensprinzips gezeigt, bei der ein Formwerkzeug 5′ zum Einsatz kommt, das mit der Nut 4 in der Mantelfläche der Rolle 3 einen sich im Einlaufbereich des Halbzeugs 1 zunächst verengen­ den und anschließend konstanten Querschnitt aufweisenden, längeren Formspalt 6′ bildet. Vor und über dem Einlaufbe­ reich des Halbzeugs in die Rolle 3 ist bei dieser Ausfüh­ rung ein Strahlungsheizer 9 angeordnet, der das Halbzeug- Profil erweicht, während das mit der Krümmung versehene Profil 7 eine im der Einlaufseite abgewandten Teil des Formwerkzeugs 5′ angeordnete Kühlzone 10 passiert, wo die gekrümmte Gestalt konsolidiert wird.

Fig. 1a und 1b sind dabei lediglich als Beispiel-Skizzen zu verstehen, die etwa hinsichtlich der eingesetzten Heiz- und Kühlvorrichtung und der konkreten Gestalt der Formtei­ le bzw. -werkzeuge sowie der Einfügung zusätzlicher Vor­ richtungskomponenten in einem weiten Bereich abgewandelt werden können.

So kann, obwohl Konvektions- und auch Strahlungsheizer zur schnellen Erwärmung der eingesetzten Thermoplast-Prepregs auf die Bearbeitungstemperatur gut geeignet sind, etwa grundsätzlich auch ein Kontaktheizer zum Einsatz kommen, der beispielsweise auch an der Einlaufseite des Formwerk­ zeugs 5 bzw. 5′ selbst angeordnet sein kann.

Die Kühlung des erhaltenen Profils kann auch als Flüssig­ keitskühlung ausgelegt sein.

Um die Gleitreibungseigenschaften zwischen Werkzeugteilen und Halbzeug optimal auf das zu bearbeitende Material und die einzuhaltenden Prozeßparameter (insbesondere Halbzeug­ temperatur und Preßdruck) einzustellen, ist ein geeignetes Material für die Oberfläche insbesondere des gleitenden Druck auf das Profil ausübenden Formteils bzw. Formwerk­ zeugs 5 bzw. 5′ zu wählen und zu diesem Zweck vorteilhaft eine austauschbare Oberflächenbeschichtung vorzusehen.

Primär sind die Gleiteigenschaften über die Vorgabe der Halbzeugtemperatur, des Preßdruckes und der Vorschubge­ schwindigkeit bzw. Verweildauer des Profils im Formspalt vorzugeben, was das Vorsehen entsprechender Meß- und Steuereinrichtungen für Halbzeugtemperatur, Preßdruck und Vorschubgeschwindigkeit zweckmäßig macht.

Ggf. ist die Profiloberfläche des Halbzeugs 1 vor Einlau­ fen in den Formspalt 6 bzw. 6′ mit einem auf den Thermo­ plastwerkstoff abgestimmten Gleitmittel zu benetzen und dazu eine Vorrichtung zum Aufbringen des Gleitmittels so­ wie eine Vorrichtung zum Reinigen des fertigen Profils von Gleitmittelrückständen vorzusehen.

Die (in Fig. 1a und 1b nicht dargestellte) Lagerung und Führung des Formwerkzeugs 5 bzw. 5′ sollte so ausgebildet sein, daß die Radial- und Tangentialkomponente der auf das Profil ausgeübten Kraft variiert werden können, um den un­ terschiedlichen physikalischen Eigenschaften von Halbzeu­ gen mit unterschiedlichem Verstärkungs- und Thermoplastma­ terial und ggf. auch mehrlagigem Aufbau mit voneinander abweichender Geometrie der einzelnen Lagen (vgl. hierzu das unten ausgeführte konkrete Ausführungsbeispiel) gerecht zu werden.

Zu diesem Zweck kommt etwa eine schwenkbare Lagerung in Betracht.

Um mit derselben Anlage unterschiedliche Profilquerschnit­ te und Krümmungen bearbeiten bzw. realisieren zu können, ist es zweckmäßig, den formgebenden Abschnitt des Werk­ zeugs 5 bzw. 5′ und die gesamte Rolle 3 oder zumindest de­ ren Mantelabschnitt als austauschbare Teile auszubilden und eine Vorrichtung zum Einstellen des Abstandes zwischen beiden Formteilen bzw. -werkzeugen vorzusehen.

Das in Fig. 1a und 1b dargestellte Prinzip ist auch kine­ matisch umkehrbar, d. h. die Bearbeitung kann im Grunde auch an einem ruhend gelagerten und von mindestens einem der Formwerkzeuge gleitend überstrichenen Profil erfolgen; eine solche Ausführung wird aber wegen des hohen apparati­ ven Aufwandes nur für spezielle Zwecke in Betracht kommen.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer Ausführungsform. Die Bezeichnung der einzelnen Elemente mit Bezugsziffern folgt - soweit die Elemente dort bereits gezeigt sind - Fig. 1a.

Vorgeformte Halbzeuge (Prepregs) 1 werden aus einem Lager 11 über eine Rollenbahn 12 über den Konvektionsheizer 13 über den von diesem erzeugten heißen Luftstrom der Form­ rolle 3 und dem Formwerkzeug 5 zugeführt.

Die Temperatur des Halbzeuges vor Einlaufen in den Form­ spalt 6 wird mit einem Temperaturfühler 14 ermittelt und der von diesem abgegebene Signalwert einer Meßwertver­ arbeitungs- und Temperaturregeleinrichtung 15 zugeführt, die im Zusammenwirken mit einem Prozeßrechner 16 die Wär­ meleistung des Konvektionsheizers 13 so steuert, daß das Halbzeug die für das spezielle Material optimale Bearbei­ tungstemperatur hat.

Die Drehzahl der Rolle 3, die von einem Elektromotor 17 angetrieben wird, wird von einem elektronischen Drehzahl­ messer 18 erfaßt, der das Meßsignal an den Prozeßrechner 16 abgibt. Dieser steuert über eine Motoransteuerung 19 die Drehzahl der Rolle 3 entsprechend dem berechneten Prozeßregime.

Das Formwerkzeug 5 wird über einen durch je eine hydrauli­ sche Betätigungsvorrichtung 20 und 21 zu schwenkenden und mit einer zusätzlichen, im wesentlichen parallel zur Werkzeug-Längsachse gerichteten Kraft zu beaufschlagenden Schwenkarm 22 unter getrennter Erfassung der tangentialen und radialen Kraftkomponente durch je einen Kraftsensor 23a und 23b an die Rolle angedrückt.

Die von den Kraftsensoren 21a und 21b aufgenommenen Meß­ werte werden dem Prozeßrechner 16 zugeführt, und von die­ sem werden den Hydrauliken 20 und 21 Steuersignale zuge­ führt, die die Einstellung der Andruckkräfte des Werkzeugs 5 entsprechend dem Prozeßregime bewirken.

Das umgeformte Profil 7 durchläuft nach Verlassen der Um­ formzone (des Formspaltes) 6 den von einem Kühlluftgebläse 24 erzeugten Luftstrom 8, und seine Temperatur an einem definierten Punkt jenseits der Umformzone wird von einem zweiten Temperatursensor 25 ermittelt, der den aufgenomme­ nen Meßwert einer zweiten Meßwerterfassungs- und Tempera­ turregeleinrichtung 26 zuführt, die - wiederum im Zusam­ menwirken mit dem Prozeßrechner 16 - das Kühlluftgebläse derart steuert, daß die Konsolidierung des erzeugten Pro­ fils in optimaler Weise abläuft.

Das hergestellten gekrümmten Profile werden einem Zwi­ schenlager 27 zugeführt.

Fig. 4 zeigt ein spezielles, dreischichtiges U-Profil 28 zur Herstellung einer Fahrradfelge mit einer unteren Schicht 28a, in der die Faserorientierung der Verstär­ kungsfasern 29a quer zur Profil-Längsachse verläuft, einer mittleren Schicht 28b, in der die Faserverstärkung als Ge­ webeschicht 29b ausgebildet ist, wobei Schuß und Kette mit der Profil-Längsachse jeweils einen Winkel von etwa 45° einschließen, und einer sich nur auf der Basis des Profils erstreckenden oberen Schicht 28c mit in Längsrichtung des Profils verlaufender Orientierung der eingebetteten Fasern 29c.

Bei einer hinsichtlich der Materialkosten für den breite­ ren Einsatz geeigneten Ausführung sind die Verstärkungsfa­ sern jeweils Glasfasern oder (bei etwas höheren Kosten) auch Carbonfasern und in eine Polyamid- oder PET(Poly­ tetrafluorethylen-)Matrix eingebettet.

Derartige Halbzeuge sind etwa unter dem Begriff MCS (Moldable Composite Sheets) von der Firma DuPont erhältlich.

Die Umformtemperatur für ein Halbzeug mit PET-Matrix und 25% Glasfaser-Verstärkung wird im Bereich um 260-300°C, der Umformdruck im Bereich von etwa 10-20 MPa gewählt. Für andere Materialien ergeben sich die Werte - die auch von der Art, Faserlänge und Faserdichte des Verstärkungs­ materials abhängen - entsprechend deren Erweichungstempe­ raturen und rheologischen Eigenschaften.

Für Felgen mit höchsten Leistungsparametern und hoher Treibstoffbeständigkeit wird man etwa einen Aufbau aus 30% Carbonfasern in PEKK (etwa das Produkt MCS/PEKK von Du Pont) oder zumindest die untere, im späteren Gebrauch der Felge außen liegende Schicht aus diesem oder einem anderen "High-Performance"-Material wählen.

Nach Durchlaufen des im mittleren Teil der Figur schema­ tisch dargestellten Formspaltes zwischen der Rolle 3 und dem an diese angedrückten Formwerkzeug 5 und der Konsoli­ dierung ist aus dem Halbzeug 28 das (in Längsrichtung ge­ krümmte) Profil 30 hervorgegangen.

Anstelle der in Fig. 4 (wiederum lediglich beispielhaft) gezeigten Profilquerschnitte sind im Prinzip fast alle in der Technik üblichen Strangprofile - insbesondere Profile mit L-, T-, Doppel-T-, rechteckigem und halbkreisförmigem Querschnitt - mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verform­ bar, wobei neben oder u. U. auch anstelle der Realisierung eines in Längsrichtung eine Krümmung aufweisenden Profils das Ziel in der Ausbildung eines von der vorkonfektionier­ ten Grundform abweichenden Profilquerschnitts bestehen kann.

Besonders geeignet ist das Verfahren damit - neben Fahr­ radfelgen - auch zur Herstellung anderer, speziell profi­ lierter Laufradfelgen, etwa für Autos oder Motorräder.

In Fig. 5 sind schematisch die von der Bereitstellung plattenförmiger Thermoplast-Preformen oder -Prepregs aus­ gehenden Umformschritte zur Herstellung des endgültigen Profils für eine Fahrradfelge mit Felgenhorn mit einem Schichtaufbau nach Fig. 4 zusammengefaßt dargestellt.

Zunächst werden aus je einer vorkonfektionierten Platte 28a′, 28b′ und 28c′ aus faserverstärktem Thermoplast in einer Zuschneidevorrichtung 31 Streifen 28a′′, 28b′′ und 28c′′ unterschiedlicher Breite zugeschnitten und so übereinandergelegt, daß der breiteste Streifen 28a′′ mit quer zur Streifen-Längskante verlaufender Faserorientie­ rung zuunterst , der etwas schmalere Streifen 28b′′ mit diagonal zu den Streifenkanten verlaufender Fasergewebe­ orientierung darüber und der wesentlich schmalere Streifen 28c′′ mit parallel zur Streifen-Längskante verlaufender Faserorientierung zuoberst liegt.

Dieser Stapel wird einer Thermorolling-Vorrichtung 32 zu­ geführt, wo aus ihm unter Druck- und Wärmeeinwirkung das U-Profil 28 gebildet wird, bei dem miteinander verbundene Laminatschichten 28a, 28b und 28c gemäß Fig. 4 vorliegen.

Dieses Profil wird der oben unter Bezugnahme auf Fig. 1a und 3 näher erläuterten Umformeinrichtung 3, 5 zugeführt, wo ihm die gekrümmte und im Querschnitt gerundete Form des Fahrradfelgenprofils 30 verliehen wird.

Dieses wird einer zweiten Thermorolling-Vorrichtung 33 zu­ geführt, wo in einer Art Umbördelungsschritt Felgenhörner 30a und 30b angeformt werden.

Schließlich werden in einer Thermoschweißeinrichtung 34 die Enden des Profils miteinander verscheißt, womit eine Fahr­ radfelge 30′ in ihrer Grundform vorliegt. Die noch folgenden Bearbeitungsschritte sind von üblicher Art und hier nicht dargestellt.

Auch diese Darstellung der Herstellung einer Fahrradfelge aus Thermoplast-Preformen stellt - wie die übrigen Figuren und darauf bezogenen Erläuterungen - lediglich ein Bei­ spiel dar.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf diese Beispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varian­ ten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch ma­ cht.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere geboge­ nen, Profil-Formteils (7; 30) aus faserverstärktem Thermo­ plastwerkstoff aus einem Prepreg (1; 28) unter Anwendung von Druck und erhöhter Temperatur und eines formgebenden Werkzeugs (3, 5; 5′), wobei das Profil-Formteil nach dem Formvorgang gekühlt wird, so daß seine Form konsolidiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Prepreg (1; 28) gleitend in einen zwischen zwei im we­ sentlichen feststehenden Werkzeugteilen (3, 5; 5′), von denen mindestens eines (3) eine in Vorschubrichtung des Prepregs gebogene Oberfläche aufweist, gebildeten, in sei­ nen lichten Abmessungen im wesentlichen dem Profil des zu bildenden Profil-Formteils (7; 30) entsprechenden Spalt (6) vorgeschoben wird derart, daß der Prepreg unter Ein­ wirkung eines von einem der Werkzeugteile (5; 5′) ausgeüb­ ten gleitenden Drucks im wesentlichen den Querschnitt des Spaltes (6) und die Krümmung des gebogenen Werkzeugteils (3) annimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Werkzeugteil mit gebo­ gener Oberfläche als Rolle (3) mit profilierter tangentia­ ler Umfangsfläche (Mantelfläche) und das andere Werkzeug­ teil als gegen die profilierte Umfangsfläche der Rolle ge­ drücktes Druckstück (5; 5′) mit entgegen der Gleitrichtung des Prepregs (1; 28) verrundeter und/oder abgeschrägter Wirkfläche ausgebildet sind, wobei die Rolle (3) in Gleit­ richtung des Prepregs (1; 28) rotiert und das andere Werk­ zeugteil (5; 5′) gegenüber der Mantelfläche der Rolle un­ ter einem spitzen Winkel angreift derart, daß der Spalt (6) sich in Vorschubrichtung des Prepregs progressiv bis auf im wesentlichen den Soll-Querschnitt des Profil- Formteils (7; 30) verjüngt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber der ge­ bogenen Oberfläche des einen Werkzeugteils (3) vom anderen Werkzeugteil (5; 5′) ausgeübte Druckkraft in ihrer tangen­ tialen und radialen Komponente getrennt einstellbar ist, wobei die Kraftkomponenten in Abhängigkeit von Material und Temperatur des Prepregs (1; 28) und weiteren Verfah­ rensparametern prozeßspezifisch vorgegeben werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anstell­ winkel zwischen der gebogenen Oberfläche des einen Werk­ zeugteils (3) und der Wirkfläche des anderen Werkzeugteils (5; 5′) einstellbar ist, wobei der Anstellwinkel in Abhän­ gigkeit von Material und Temperatur des Prepregs (1; 28) und weiteren Verfahrensparametern prozeßspezifisch vorge­ geben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Tempera­ tur des Prepregs (1; 28) vor Einlaufen in die Werkzeugtei­ le (3, 5; 5′) so eingestellt wird, daß dessen Material so­ weit erweicht, daß es reibungsarm fließend in den Spalt (6; 6′) eintritt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Prepreg (1; 28) den Werkzeugteilen (3, 5; 5′) in vorgewärmtem Zu­ stand zugeführt wird und nach Durchlaufen des Spaltes (6; 6′) oder in einem Endabschnitt desselben gekühlt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens eines der Werkzeugteile (3, 5; 5′) in einem dem Ein­ trittspunkt des Prepregs in den Spalt (6; 6′) benachbarten Abschnitt beheizt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß als Prepreg (1; 28) ein der Grundform des Spaltes (6; 6′) annähernd entsprechend vorgeformter Prepreg verwendet wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines gebogenen, insbeson­ dere ringförmig geschlossenen Profils, wie für eine Lau­ fradfelge, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß
aus vorkonfektionierten Platten (28a′, 28b′, 28c′) aus fa­ serverstärktem Thermoplastmaterial Streifen (28a′′, 28b′′, 28c′′) unterschiedlicher Breite, aber im wesentlichen gleicher Länge geschnitten und zu einem Stapel übereinand­ ergelegt werden derart, daß die Faserorientierungen be­ nachbarter Lagen sich unterscheiden und die Breite der La­ gen in Höhenrichtung des Stapels abnimmt, wobei die schmalste Lage parallel zur Längsrichtung des Stapels ori­ entierte Fasern aufweist,
der Stapel in einem ersten Thermorolling-Schritt unter Verbindung der einzelnen Lagen in die Gestalt eines Pre­ pregs (28) mit U-förmigem Querschnitt gebracht wird,
das verfahrensgemäß hergestellte gekrümmte Profil (30) in einem zweiten Thermorolling-Schritt einer Kantenbearbei­ tung, insbesondere zur Erzeugung eines Felgenhornes, un­ terzogen wird und
die Enden des bearbeiteten, gekrümmten Profils (30′) in einem thermischen Verbindungsschritt miteinander verbunden werden.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im wesentlichen feststehende Werkzeugteile (3, 5; 5′), von denen mindestens das erste (3) eine in Vorschub­ richtung des Prepregs (1, 28) gebogene Oberfläche auf­ weist, vorgesehen sind, die einen in seinen lichten Abmes­ sungen im wesentlichen dem Profil des zu bildenden Profil- Formteils (7; 30) entsprechenden Spalt (6; 6′) bilden, wo­ bei eine Vorrichtung (20 bis 22) zur Halterung und zum An­ drücken des zweiten Werkzeugteils (5; 5′) an das erste (3) mit einstellbarer Tangential- und Radialkraft vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß das erste, gebogene Werk­ zeugteil als drehbare Rolle (3) mit profilierter tangen­ tialer Umfangsfläche (Mantelfläche) und das zweite Werk­ zeugteil (5; 5′) als gegen die profilierte Umfangsfläche der Rolle (3) gedrücktes Druckstück mit entgegen der Gleitrichtung des Prepregs (1; 28) verrundeter und/oder abgeschrägter Wirkfläche ausgebildet sind, wobei das zwei­ te Werkzeugteil (5; 5′) gegenüber der Mantelfläche der Rolle (3) unter einem spitzen Winkel angreift derart, daß der Spalt zwischen den Werkzeugteilen (3, 5; 5′) sich in Vorschubrichtung des Prepregs (1; 28) progressiv bis auf im wesentlichen den Soll-Querschnitt des Profil-Formteils (7; 30) verjüngt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (6) zwischen den Werkzeugteilen (3, 5; 5′) einen annähernd U- oder halbringförmigen Querschnitt aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Vor­ richtung (9; 13) zum Erwärmen des Prepregs (1; 28) vor dem Einlaufen in die Werkzeugteile (3, 5; 5′) und eine Vor­ richtung (8; 10; 24) zum Kühlen des hergestellten Profil- Formteils (7; 30) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens eines der Werkzeugteile (3, 5; 5′) einen dem Ein­ trittspunkt des Prepregs (1; 28) in den Spalt (6, 6′) be­ nachbarten beheizten Abschnitt aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14 , da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Werkzeugteile (3, 5; 5′) einen dem Eintritt­ spunkt des Prepregs (1; 28) in den Spalt (6; 6′) abgewand­ ten gekühlten Abschnitt aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15 , da­ durch gekennzeichnet, daß Mittel (14) zum Erfassen der Temperatur des Prepregs, Mittel (18) zum Erfassen seiner Vorschubgeschwindigkeit und Mittel (23a, 23b) zum Erfassen der vom zweiten Werkzeugteil (5; 5′) ausgeübten Kräfte sowie Mittel (15, 16, 19, 26) zum Erfas­ sen und Verarbeiten der von diesen Mitteln gelieferten Si­ gnale und zum Steuern der Temperatur und Vorschubge­ schwindigkeit des Prepregs und der vom zweiten Werkzeugteil ausgeübten Kräfte vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16 , da­ durch gekennzeichnet, daß beide Werk­ zeugteile (3, 5′) in Vorschubrichtung des Prepregs (1; 28) gebogene Wirkflächen aufweisen derart, daß die Wirkflächen miteinander einen langgestreckten, in Längsrichtung gebo­ genen und mit Ausnahme des Einlaufbereiches im wesentli­ chen konstanten Querschnitt aufweisenden, profilierten Spalt (6′) bilden.