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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf die Bildung von Verbundkomponenten,
und sie bezieht sich insbesondere auf die Bildung von Verbundkomponenten
in einem Harzübertragungs-Formvorgang.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Verbundteile
können
in einem Prozess mit geschlossener Form hergestellt werden, der
als Harzübertragungsformen
(RTM) bezeichnet wird und der eine allgemein verwendete Herstellungstechnik ist.
Einige RTM-erzeugte
Teile haben eine sehr einfache Geometrie, jedoch haben kürzliche
Entwicklungen die RTM-Erzeugung
von komplexen vereinheitlichten Strukturen. gezeigt. Gegenwärtig werden kommerziell
erhältliche Produktformen
wie gewebte und geflochtene Kohlenstofffaserprodukte bei der RTM-Produktion
verwendet. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Gewebe 11 typischerweise
aus Fasern 13, 15 gewebt, die unter einem gewählten Winkel
relativ zueinander, zum Beispiel +/–45° oder +/–90° orientiert sind. Diese Produkte
begrenzen die Gestaltung vieler komplexer lasttragender Verbundstrukturen.
Die Festigkeit und Steifheit von geflochtenen und gewebten, auf
Textilerzeugnissen basierenden Verbundstoffen sind unidirektionellen
Faserausgestaltungen unterlegen. Dies wird der Faserwelligkeit" zugeschrieben, die
durch Fasern bewirkt wird, die über
und unter Fasern in derselben Ebene gewebt sind und in 1 gezeigt
sind, und auch niedrigeren Faservolumen-Bruchteilen, die mit geflochtenen
oder gewebten Produkten erhältlich
sind.
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Ein
typisches RTM-Werkzeug erfordert das Übereinanderlegen vieler Schichten
von Kohlenstoffgewebe innerhalb einer Form. Kohlenstoffgewebe wird
verwendet, da es leicht gehandhabt, in Form geschnitten und an seinen
Platz gelegt werden kann, ohne die entworfene Orientierung der individuellen Kohlenstofffasern
zu stören.
Es ist kritisch, die individuellen Kohlenstofffasern und damit das
Gewebe in einer durch den Entwurfsingenieur spezifizierten Weise
zu orientieren, um sicherzustellen, dass ordnungsgemäßen Lastkapazitäten genügt wird. Manchmal
werden Bündel
von gehefteten Gewebeschichten oder geflochtenen Vorformlingen bei
der RTM-Erzeugung verwendet, obgleich diese teuer und schwierig
herzustellen sind.
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Wie
in den 1 bis 3 gezeigt ist, erfolgt RTM typischerweise
durch Einbringen von Gewebe 11 in eine abgedichtete, angepasste
Metallform 13 und dann Injizieren von Harz in die Form 13. 2 zeigt
einen Querschnitt einer RTM-Form 13, die ein oberes Teil 19 und
ein unteres Teil 21 aufweist. Das untere Teil 21 hat
Injektionsöffnungen 23 und
Entlüftungsöffnungen 25,
die sich durch die Dicke des unteren Teils 21 erstrecken.
Die Öffnungen 23, 25 führen zu
einem Hohlraum 27, der sich zwischen der Formoberfläche 29 des
oberen Teils 19 und der Formoberfläche 31 des unteren
Teils 21 befindet.
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Wie
in 3 gezeigt ist, wird das Gewebe 11 auf
die Formoberfläche 31 des
unteres Teils 21 gelegt, und der obere Teil 19 wird
in seiner Lage auf der unteren Position 21 befestigt, wobei
der Hohlraum 27 um das Gewebe 11 herum gebildet
wird. Harz (nicht gezeigt) wird in den Hohlraum 27 durch
jede Injektionsöffnung 23 injiziert,
während
ein Vakuum über jede
Entlüftungsöffnung 25 gezogen
wird. Das Vakuum hilft, das Harz durch das Gewebe 11 zu
ziehen und durch Lufttaschen gebildete trockene Stellen zu minimieren.
Nachdem die Harzinjektion beendet ist, werden die Öffnungen 23, 25 geschlossen
und die Form 13 wird erwärmt, um das Harz auszuhärten. Nach
dem Aushärten
wird die Form 13 gekühlt
und geöffnet,
um das Verbundteil freizugeben.
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Zwei
zusätzliche
RTM-Verfahren zum Bilden von Verbundteilen sind Reaktionsinjektionsformen (RIM)
und vakuumunterstütztes
Harzübertragungsformen
(VARTM). Der RIM-Prozess verwendet denselben Typ von Form wie das
RTM, wie die Form 13 in den 2 und 3,
aber ein Zweikomponentenharz wird unmittelbar vor der Injektion
gemischt, wodurch zusätzliche
Schritte, die zum Aushärten
der Verbundkomponenten erforderlich sind, eliminiert werden können.
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Der
in 4 illustrierte VARTM-Prozess verwendet eine einseitige
negative oder positive Form, die hier als das untere Teil 21 der
Form 13 illustriert ist (2 und 3),
und einen Vakuumbeutel 32, der den Formhohlraum 33 umschließt. Schichten
des Gewebes 11 werden wie vorstehend beschrieben auf die
Form 21 gelegt, dann wird der Vakuumbeutel 32 über dem
Gewebe 11 und der Form 21 angeordnet. Die Luft
innerhalb des Hohlraums 33 wird evakuiert und der Vakuumbeutel 32 drückt das
Gewebe 11 gegen die Oberfläche 31 der Form 21.
Federn, Siebe oder andere Versteifungsmittel können in bestimmten Bereichen
verwendet werden, um Harzströmungspfade
aufrechtzuerhalten. Wie bei dem RTM-Prozess wird dann Harz in den
Hohlraum 33 über
jede Injektionsöffnung 23 injiziert,
während
ein Vakuum über
jede Entlüftungsöffnung 25 gezogen wird.
Obgleich die Öffnungen 23 und 25 in
dem unteren Teil 21 gezeigt sind, können sich die Injektions- und
Entlüftungsöffnungen
auch in dem Vakuumbeutel 32 befinden.
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Es
ist nützlich,
Vergleiche mit anderen, traditionellen Herstellungsverfahren und
Materialien anzustellen. Der einfachste Typ von Verbundstoff-Herstellungstechniken
ist Handaufschichten. Teile, die von der Hand gelegt werden, können aus
unidirektionellem Band bestehen, in welchem alle Fasern parallel
zueinander verlaufen. Die Verwendung von unidirektionellem Gewebe
beim Handaufschichten stellt einen Vorteil gegenüber der typischen RTM-Erzeugung
dar aufgrund der höheren
Lasttragungskapazität
für ein
gegebenes Verbundlaminatgewicht. Der spezifische Modul und die spezifische
Festigkeit von Verbundstoffen aus unidirektionellem Band sind größer als
bei Verbundstoffen aus gewebtem Textilprepreg. Dies führt zu dünneren, leichteren
Komponenten, wenn unidirektionelles Prepregband verwendet wird.
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Jedoch
kann unidirektionelles Prepregband nicht ohne Komplikationen bei
einem RTM-Produktionsvorgang verwendet werden. Da Prepregband bereits
Harz enthält,
das halb ausgehärtet
ist, kompliziert dieses Harz den Harzfluss in der RTM-Form. Auch
schaffen komplexe vereinheitlichte Strukturen einen labyrinthartigen
Harzströmungspfad.
Die Wahrscheinlichkeit eines Erfolgs beim vollständigen Teilvornetzen für die Erzeugung
eines Teils hoher Qualität
wird erhöht
durch Maximieren möglicher Harzströmungspfade.
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Die
dimensionale Stabilität
ist auch schwierig zu steuern, wenn ein netzförmiger geschlossener Formungsvorgang
verwendet wird. Prepregband ist bei Raumtemperatur steif und ergibt
Probleme, wenn eine angepasste Metallform geschlossen wird. Hohe Faservolumen-Bruchteile
sind möglich,
wenn die angepasste Metallform, die nur Kohlenstofffasern enthält, geschlossen
wird, was zu einem höheren
Komponentenleistungsvermögen
führen
kann. Jedoch können
sich Fasern relativ zueinander und zu der Form bewegen, was zu einer
Verschlechterung des Leistungsvermögens führt.
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Einige
unidirektionelle „Gewebeprodukte" existieren. Diese
Materialien sind vorherrschend unidirektionelle Kohlenstofffasern,
die in gleichmäßigen Intervallen
mit einem Schussrichtungsgarn zusammengeheftet sind. 5 zeigt
einen Teil eines unidirektionellen Gewebes 34 mit Fasern 35,
die durch Fäden 37 zusammengehalten
sind. Die Fäden 37 werden
für Lasttragungsbetrachtungen
vernachlässigt
und sollen nur die unidirektionellen Kettrichtungsfasern zusammenhalten.
Diese Erzeugnisse sind schwierig zu handhaben und führen zu
Komplikationen bei der Aufrechterhaltung der Ausrichtung der Fasern,
insbesondere bei komplex konturierten Oberflächen. Wenn eine Schicht aus
Gewebe 34 abgelegt ist, kann sie durch Auflegen einer nachfolgenden
Schicht gestört
werden. Unidirektionelle Gewebe sind schwierig in eine Netzform
zu schneiden, und die geschnittenen Kanten werden oft rau.
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Die
US-A-5439627 offenbart
ein Verfahren zum Herstellen von Verbundstoffen und Laminaten, die
durch kontinuierliche oder lange Fasern und/oder Fäden verstärkt sind.
Das offenbarte und im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierte Verfahren
enthält
die nachfolgenden Schritte des (a) Bildens eines Vorformlings aus
Verstärkungsmaterial
durch Anordnen eines grünen
Bands, Gurts, Blatts oder Tuchs enthaltend eine Anzahl von kontinuierlichen,
in Längsrichtung
orientierten Fasern oder Fäden,
die durch gleichförmig
verteilte Teilchen im Abstand voneinander angeordnet sind, verbunden
durch einen flexiblen Binder, (b) Entfernen des Binders durch Pyrolyse und,
falls anwendbar, (c) Füllen
der Leerstellen und Hohlräume
mit Matrixmaterial.
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Die
vorliegende Erfindung berücksichtigt
die Notwendigkeit eines Verfahrens zum Erzeugen von Verbundkomponenten
in einem RTM-Verfahren unter Verwendung unidirektioneller Fasern,
das die durch Verwendung eines unidirektionellen Prepregbands bewirkten
Harzströmungspfadprobleme
vermeidet und die Ausrichtung von Fasern während des Aufschichtens aufrechterhält.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren zum Bilden von Verbundkomponenten gemäß Anspruch
1 vorgesehen.
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Typische
Ausführungsbeispiele
der Erfindung enthalten die Verwendung eines unidirektionellen Bandes,
das Kohlenstofffasern und einen flüchtigen Binder aufweist, in
einem Harzübertragungsformungs(RTM)-Verfahren.
Der flüchtige
Binder ist auf Kohlenstofffasern, die zur Bildung eines Bandes verwendet
werden, aufgebracht, wobei die individuellen Fasern des Bandes durch
den Binder aneinanderhaften. Das Band wird dann in eine RTM-Form
gelegt und die Form wird abgedichtet oder durch einen Vakuumbeutel
verschlossen. Die Form wird erwärmt und
heißes
Stickstoffgas wird durch den Formhohlraum oder Beutel gepumpt, wodurch
die Kohlenstofffasern erwärmt
werden. Der flüchtige
Binder wird vollständig
pyrolysiert und lässt
keine Reststoffe übrig,
da der Stickstoff gasförmige
Produkte der Pyrolyse des Binders aus der Form herausträgt. Die
Form wird auf eine für
eine Harzinjektion geeignete Temperatur abgekühlt und Harz wird dann in den
Formhohlraum injiziert, wodurch die Fasern des Bandes benetzt und
die Hohlräume
der Form vollständig
ausgefüllt
werden. Die Form wird erwärmt,
um die Aushärtung
des Harzes zu bewirken, dann gekühlt
und geöffnet
für die
Herausnahme der fertigen Verbundkomponente.
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Die
neuen Merkmale, die als charakteristisch für die Erfindung angesehen werden,
werden in den angefügten
Ansprüchen
wiedergegeben. Die Erfindung selbst jedoch sowie eine bevorzugte
Verwendung, weitere Aufgaben und Vorteile hiervon, werden am besten
verständlich
durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung eines
illustrativen Ausführungsbeispiels,
wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen
wird.
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1 ist
eine schematische perspektivische Ansicht eines Gewebes nach dem
Stand der Technik.
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2 ist
eine Ansicht eines Querschnittsprofils einer RTM-Form nach dem Stand
der Technik.
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3 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
der Form nach 2 während eines RTM-Prozesses nach dem
Stand der Technik.
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4 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
des unteren Teils der Form nach 2 während eines
VARTM-Prozesses nach dem Stand der Technik.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines unidirektionellen Prepregbandes
nach dem Stand der Technik.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines unidirektionellen Bandes, das
gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet ist.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht des Verfahrens zum Bilden eines unidirektionellen
Bandes gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht eines nachfolgenden Schritts bei dem
Verfahren zum Bilden eines unidirektionellen Bandes gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht eines nachfolgenden Schritts bei dem
Verfahren zum Bilden eines unidirektionellen Bandes gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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10 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
des unidirektionellen Bandes nach 9 während eines
RTM-Prozesses nach der vorliegenden Erfindung.
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11 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
des unidirektionellen Bandes nach 9 während eines
VARTM-Prozesses nach der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß 6 weist
ein unidirektionelles Kohlenstoffband 39 parallele Kohlenstoff-
oder Aramidfasern 41 und einen flüchtigen Binder, der die Fasern 41 zusammenhält, auf.
Die Fasern 41 können auch
aus Glas, keramischem Oxid, Aluminiumoxid, Aluminosilica, Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Yttrium, Aluminoborosilikat,
Siliziumkarbid oder ähnlichen Materialien
gebildet sein. Alle Fasern 41 sind parallel zueinander.
Ein unidirektionelles Kohlenstoffband nach dem Stand der Technik,
wie es in 5 gezeigt ist, ist typischerweise
mit angenähert 40 Volumen-% Harz
gebildet, während
der Anteil des im Band 39 benötigten flüchtigen Binders vorzugsweise
weniger als 40 % und möglicherweise
nur 15 % beträgt.
Der flüchtige
Binder ist vorzugsweise ein aliphatisches, thermoplastisches organisches
Polymer, das vollständig
pyrolysiert, wenn es in einer inerten Atmosphäre erwärmt wird. Ideale Binder sind
wasserlöslich, und
geeignete Polymere für
diese Anwendung enthalten Hydroxypropylzellulose, Hydroxyethylzellulose,
Hydroxymethylzellulose, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrolidon und
Polyvinylacetat. Bei vielen der beispielhaften Polymere kann die
Pyrolyse durch eine Wärmebehandlung
von 650°F
während
dreißig
Minuten erreicht werden. Nach dieser Pyrolyse ist der flüchtige Binder
vollständig „weggebrannt", wobei kein verkohltes
Material oder Reststoffe übrig
bleiben.
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Der
flüchtige
Binder kann in verschiedener Weise auf die Fasern 41 des
Bandes 39 aufgebracht werden. Das bevorzugte Niedrigvolumenverfahren ist
in den 7 bis 9 illustriert. 7 zeigt
eine einzelne Faser 41, die von einer Zuführungsrolle 43 und
durch eine wässrige
Lösung 45 des
Binders 47 geführt
wird, wobei die Lösung 45 in
einer Wanne 49 enthalten ist. Die Faser 41 wird
dann auf eine sich drehende Aufnahmetrommel 51 aufgewickelt,
wobei die Windungen der Faser 41 kontinuierlich neben die vorher
gebildete Windung auf die Aufnahmetrommel 51 gelegt werden
und das Band 39 bilden. Die erforderliche Anzahl von Umdrehungen
der Aufnahmetrommel 51 wird durch die gewünschte Breite
des Bandes 39 bestimmt, wobei mehr Umdrehungen und Windungen
der Faser 41 ein breiteres Band 39 schaffen. Nachdem
eine ausreichende Anzahl von Windungen der Faser 41 auf
die Aufnahmetrommel 51 gewickelt wurde, wird das Band 39 entlang
der Linie 53 von der Trommel 51 geschnitten, wie
in 8 gezeigt ist, und die freien Enden des Bandes 39 werden von
der Trommel 51 abgezogen. Das Band 39 kann dann
flachgelegt werden, wie in 9 gezeigt
ist, und in einem Ofen zum Trocknen des Wassers von dem Band 39 angeordnet
werden.
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Obgleich
dies nicht gezeigt ist, kann für
eine Großfertigung
des Bandes 39 eine industrielle Prepreg-Ausrüstung
verwendet werden, um gleichzeitig viele Seile aus Fasern zu imprägnieren,
beispielsweise 26 bis 240 Reihen. Die Fasern können dann verwendet werden,
um unidirektionelle Bänder
mit Breiten von angenähert
6 bis 60 Zoll zu bilden. Jedes Seil wird von einer individuellen
Faserspule zugeführt,
die Seile in einem Gurt mit gesteuerter Spannung ausgerichtet und
mit flüchtigem
Rinderharz in derselben Weise wie vorstehend beschrieben beschichtet,
und das Band dann in einem Ofen getrocknet. Ein alternatives Verfahren
zum Aufbringen von Binder ist die Verwendung einer Standardschmelzfilmaufbringung, bei
der das Band zwischen Filmfreigabepapier verdichtet wird. Nach der
Aufbringung von Harz unter Anwendung des jeweiligen Verfahrens wird
das Band auf eine Trommel gerollt oder für andere Aufbewahrungsverfahren
präpariert,
bis es für
den Gebrauch benötigt
wird.
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Das
Band 39 ist ein halbsteifes Band, das die Kohlenstofffaserorientierung
in einem festen Materialblatt aufrechterhält. Das Band 39 hat
eine glatte Oberfläche
und ist leicht handhabbar während
der Schneidvorgänge
und des Aufschichtens. Da der polymere Binder wasserlöslich ist,
kann das Band 39 durch leichtes Aufsprühen von Wasser sehr flexibel gemacht
werden. Ein Aufsprühen
von Wasser führt auch
zu einer Klebrigkeit, die verwendet werden kann, um die Orientierung
von benachbarten Schichten des Bandes 39 aufrechtzuerhalten,
wodurch sich ausgezeichnete Aufschichtqualitäten ergeben.
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Der
das Band 39 verwendende RTM-Prozess beginnt mit dem Aufschichten
des Kohlenstofffasermaterials in der Form. 10 zeigt
vier Schichten des auf die Oberfläche 31 des unteren
Teils 21 der Form 13 gelegten Bands 39,
obgleich die Aufschichtung eine Kombination von gewebtem Gewebe,
geheftetem Gewebe, geflochtenen Vorformlingen und des Bandes 39 sein
kann. Obgleich in 10 die Schichten des Bandes 39 so
gezeigt sind, dass sie in derselben Richtung gelegt sind, können die
Schichten des Bandes 39 unter einem Winkel relativ zueinander
gelegt sein, beispielsweise +/–45° oder +/–90°. Nachdem
das Aufschichten beendet ist, wird die Form 13 geschlossen
durch Anordnen des oberen Teils 19 auf dem unteren Teil 21,
und die aufgeschichteten Schichten innerhalb des Hohlraums 27 versiegelt.
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Der
nächste
Schritt besteht darin, den Binder des Bandes 39 zu pyrolysieren.
Die Form 13 hat vorzugsweise mehrere Injektionsöffnungen 23 und
mehrere Entlüftungsöffnungen 25.
Die Pyrolyse wird vorzugsweise erzielt durch Erwärmen der Form 13 auf eine
geeignete Prozesstemperatur und Injizieren von heißem Stickstoffgas
in den Hohlraum 27 der Form 13 durch die Injektionsöffnungen 23.
Es ist nicht erforderlich, dass die Form 13 auf die „Wegbrenn"-Temperatur (wie
650°F) erwärmt wird,
sondern die Form 13 kann auf eine niedrigere Temperatur
wie 400°F
bis 450°F
erwärmt
werden, wodurch der Wärmeverlust
durch die Wände
der Form 13 verringert und dem heißen Stickstoff ermöglicht wird, das
Band 39 wirksamer zu erwärmen. Das in die Form 13 injizierte
Stickstoffgas hat eine Temperatur von 650°F bis 1300°F, und eine geeignete Zeit wird zugelassen,
um den flüchtigen
Binder vollständig
zu pyrolysieren. Entlüftungsöffnungen 25 sind
mit einem Auslass verbunden, und während des größten Teils des
Pyrolyseschritts können
die Entlüftungsöffnungen 25 auf
atmosphärischem
Druck sein. Am Ende der Pyrolyse wird Vakuum auf die Entlüftungsöffnungen 25 gezogen
und die Injektion des Stickstoffgases wird angehalten. Die Injektionsöffnungen 23 werden geschlossen
und ein vollständiges
Vakuum wird auf die Form 13 gezogen, um den Hohlraum 27 zu
evakuieren. Die Kohlenstofffasern 41 des Bandes 39 kühlen sehr
schnell ab. Da der Binder pyrolysiert ist, werden die Fasern 41 in
ihrer Lage durch den mechanischen Druck gehalten, der dadurch bewirkt
wird, dass die Fasern 41 leicht verdichtet zwischen den Oberflächen 29, 31 gehalten
werden.
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Die
Injektionsöffnungen 23 werden
dann umgeschaltet, um Harz aufzunehmen. Die Form 13 wird bereits
vorge wärmt
und die Temperatur sollte auf eine Verarbeitungstemperatur gesenkt
werden, die für
die RTM-Injektion
geeignet ist. Die RTM-Vorgänge
werden dann wie vorstehend für
die herkömmlichen
Verfahren beschrieben fortgesetzt, Harz wird durch jede Injektionsöffnung 23 in
den Hohlraum 27 injiziert, während ein Vakuum auf jede Entlüftungsöffnung 25 gezogen
wird. Nach dem Schließen
der Öffnungen 23, 25 wird
die Form 13 erwärmt,
um das Harz auszuhärten,
dann wird die Form 13 gekühlt und geöffnet, um das Verbundteil freizugeben.
Das RIM-Verfahren folgt denselben Schritten wie das RTM-Verfahren,
aber ein Zweikomponentenharz wird unmittelbar vor der Injektion
in die Form 13 gemischt.
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11 zeigt
das das Band 39 verwendende VARTM-Verfahren. Schichten des Bandes 39 werden in
den unteren Teil der Form 13 gelegt, dann wird der Vakuumbeutel 32 über dem
Band 39 und dem unteren Teil 21 angeordnet, um
den Formhohlraum 33 zu bilden. Der Vakuumbeutel 32 ist
aus einem Material gebildet, das in der Lage ist, den für die vollständige Pyrolyse
des flüchtigen
Binders benötigten
hohen Temperaturen zu widerstehen, beispielsweise einem Hochtemperatur-Polyamidfilm. Luft
wird aus dem Hohlraum 33 evakuiert, und der Beutel 32 verdichtet die
Schichten des Bandes 39 auf die Oberfläche 31 des unteren
Teils 21. Heißes
Stickstoffgas wird durch die Injektionsöffnungen 23 injiziert,
um den flüchtigen Binder
zu pyrolysieren, wie bei dem RTM-Verfahren beschrieben wurde, und
das Gas tritt dann durch die Entlüftungsöffnungen 25 aus. Nachdem
der Binder pyrolysiert ist, wird das untere Teil 21 abgekühlt, dann wird
ein Vakuum in den Hohlraum 33 gezogen und Harz wird durch
die Öffnung 23 injiziert,
um den Hohlraum 33 zu füllen
und das Band 39 zu benetzen. Das Harz wird gehärtet und
der Beutel 32 wird vor der Entnahme der Komponente entfernt.
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Es
gibt mehrere Vorteile der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf
RTM-Prozesse. Das neue Verfahren ermöglicht einen neuen RTM-Herstellungsprozess,
der unidirektionelles Kohlenstofffasermaterial in der Struktur implementiert.
Diese vorliegende Erfindung maximiert die spezifische Festigkeit
und die spezifische Steifheit von Kohlenstofffasern für komplexe
vereinheitlichte Strukturen. Die Verwendung von unidirektionellem
Band ermöglicht die
Bildung von stärkeren
und leichteren Verbundteilen durch Verwendung von RTM. Auch ermöglichen Kombinationen
von gewebten, Vorform- und unidirektionellen Materialien neuartige
Gestaltungen von vereinheitlichten Strukturen, die das Lasttragungspotenzial
von Kohlenstofffaser-Verbundstoffen
maximieren, während
die Herstellbarkeit und die Kosten verbessert werden. Dieses Verfahren
eliminiert die Möglichkeit
von Harzinkompatibilität
oder Kontamination für
militärische
Anwendungen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass wasserlösliche Materialien für eine einfache
und umweltfreundliche Herstellung erwünscht sind. Da alle vorstehend
genannten Polymere auch billig sind, ist das Ergebnis ein vernünftigerweise
kostengünstiges
Produkt.
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Während die
Erfindung in nur einigen ihrer Formen gezeigt wurde, ist für den Fachmann
augenscheinlich, dass sie nicht derart beschränkt ist, sondern verschiedenen Änderungen
zugänglich
ist, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.