DE69506564T2

DE69506564T2 - Zweistufiges co-aushärtungsverfahren zur herstellung eines verbundbauteils

Info

Publication number: DE69506564T2
Application number: DE69506564T
Authority: DE
Inventors: Peter B. Bethany Ct 06524 Leoni
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1995-08-15
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2015-08-16
Also published as: WO1996007534A1; ES2125646T3; CN1157590A; EP0779856B1; CN1057250C; CA2199486A1; JPH10505027A; DE69506564D1; US5487854A; EP0779856A1; BR9508905A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von Verbundmaterialgegenständen und insbesondere ein zweistufiges Zusammen-Härteverfahren zum Formen eines Verbundmaterial- Gegenstands mit einer Kastenträger-Querschnittsgestalt, wobei eine äußere Schale des Verbundmaterialgegenstands in der ersten Stufe des Verfahrens hergestellt und konfiguriert wird, um als das Werkzeug zum Vervollständigen der Herstellung des Verbundmaterial-Gegenstands in dem zweiten Schritt des Verfahrens zu fungieren.

Hintergrund der Erfindung

Es gibt eine kontinuierliche Ausweitung der Verwendung von Verbundmaterialien für eine diverse Vielfalt von Anwendungen speziell auf dem Gebiet der Luft- und Raumfahrttechnik. Eine Herausforderung, die sich den Herstellungsingenieuren stellt, ist die Steigerung der Reproduzierbarkeit der Verbundmaterial-Gegenstände mit komplexen Konfigurationen, z. B. die Komplexität der Formgebungsanordnungen zu verringern, die erforderlich sind, um die Verbundmaterial-Gegenstände herzustellen, die Gesamtzeit des Herstellungszyklus zu verringern, die zum Herstellen des Verbundmaterial-Gegenstands erforderlich ist, und die Menge an Handarbeit zu verringern, die bei dem Herstellungszyklus erforderlich ist. Diese Herausforderung ist bei der Herstellung von Verbundmaterialgegenständen mit einer relativ komplexen Kastenträger- Querschnittsgestalt besonders präsent (Komplexität, wie es im vorliegenden Kontext verwendet wird, definiert einen Verbundmaterialgegenstand mit einer Vielzahl von mechanischen Verbindungsstellen, d. h. Stellen, an denen zwei oder mehrere Kastenträgerelemente strukturell miteinander vereinigt werden).
Von besonderem Interesse für die Anmelderin in der vorliegenden Erfindung ist das Steigern der Reproduzierbarkeit des Strukturrahmens der Kabinenhaubenanordnung des RAH-66 Comanche Hubschraubers (s. Fig. 1A-1C), der von der Anmelderin entwickelt wird. Der Strukturrahmen dieser Kabinenhaubenanordnung hat eine relative komplexe Kastenträger-Querschnittsgestalt. Verschiedene konventionelle Herstellungsverfahren wurden von den Herstellungsingenieuren der Anmelderin auf ihrer Suche nach einer Steigerung der Reproduzierbarkeit des Strukturrahmens in optimaler Weise evaluiert, z. B. geringe Kosten, geringe Herstellungszykluszeit, geringes Risiko.
Ein konventionelles Verfahren, das evaluiert wurde, war die getrennte Herstellung des inneren und des äußeren Segments und das anschließende Verbinden des inneren und äußeren Segments, um den Strukturrahmen zu bilden. Generell beinhaltete dieses Verfahren eine relativ komplexe Formgebungsanordnung, aufweisend eine Vielzahl von komplementären Formen/ Werkzeugen, welche die innere und äußere Formlinien-Oberfläche des inneren und äußeren Segments definieren. Infolge der relativ komplexen Gestalt des Strukturrahmens erforderte das optimale Verfahren mindestens sieben komplementäre Formen/Werkzeuge zum Herstellen des inneren und äußeren Segments, welche der Strukturrahmen aufweist (das innere Segment würde in der Form von sechs separaten Bauteilen hergestellt werden, während das äußere Segment als ein einzelnes Bauteil hergestellt würde). Der Fachmann erkennt, daß die Startkapitalkosten, die zum Bereitstellen der erforderlichen Anzahl von Sätzen von komplementären Formen/Werkzeugen für eine Herstellung des Strukturrahmens im richtigen Maßstab erforderlich sind, die pro Stück Kosten, die mit dem Strukturrahmen einhergehen, stark erhöhen würde. Außerdem wären die erforderliche Herstellungszykluszeit und die erforderlichen Mannstunden infolge der Notwendigkeit, sieben unterschiedliche Bauteile für jeden Strukturrahmen herzustellen, relativ hoch.
Nach der Herstellung der inneren und äußeren Segmente als einzelne Bauteile muß ein Verfahren ausgewählt werden, die einzelnen Bauteile miteinander zu verbinden, um den Strukturrahmen zu bilden. Ein konventionelles Verbindungsverfahren beinhaltet das Verwenden von mechanischen Befestigungselementen, um die inneren und die äußeren Segmente miteinander zu verbinden. Obwohl die Verwendung von mechanischen Befestigungselementen eine zufriedenstellende Technik darstellt, gibt es einige Nachteile, die mit der Verwendung von mechanischen Befestigungselementen verbunden sind. Als erstes ist die Verwendung von mechanischen Befestigungselementen stark arbeitsintensiv, z. B. das Bohren der erforderlichen Befestigungsöffnungen, das Installieren der Befestigungselemente, was die gesamten Stückkosten, die mit dem Strukturrahmen verbunden sind, sowie die gesamte Herstellungszykluszeit beträchtlich erhöht. Man hat für den hier nachfolgend detaillierter beschriebenen Strukturrahmen abgeschätzt, daß 800 mechanische Befestigungselemente zum mechanischen Verbinden der inneren und äußeren Segmente erforderlich wäre. Außerdem können konventionelle mechanische Befestigungselemente vom aufgesetzten Typ nicht verwendet werden, da der Strukturrahmen eine Kastenträger-Querschnittsgestalt besitzt und die Kastenträgergestalt einen Zugang zum Inneren des Strukturrahmens für das Aufsetzprozedere nicht erlaubt. Deshalb müssen Blind- Befestigungselemente verwendet werden, und Blind- Befestigungselemente sind relativ kostspielig (etwa US$ 10,- /Befestigungselement). Außerdem bringt die Verwendung von Blind- Befestigungselementen ein hohes Risiko mit sich, da die von dem Blind- Befestigungselementen geschaffene Integrität der mechanischen Verbindungen infolge der Kastenträgergestalt optisch nicht verifiziert werden kann.
Ein weiteres konventionelles Verbindungsverfahren beinhaltet die Verwendung eines Klebemittels, z. B. eines thermoplastischen Materials wie Polyetheretherketon (PEEK), um die inneren und äußeren Segmente miteinander zu verbinden. Obwohl dieses Verfahren auch zufriedenstellend ist, gibt es einige Nachteile. Eine Halteeinrichtung zum Verbinden ist erforderlich, um die verschiedenen Bauteile, welche die inneren und äußeren Segmente bilden, in der korrekten Verbindeposition zu halten. Derartige Halteeinrichtungen zum Verbinden sind teuer infolge der Notwendigkeit, solche Halteeinrichtungen mit sehr präzisen Dimensionstoleranzen herzustellen, und bilden eine Anfangskapitalauslage für die Herstellung im echten Maßstab, welche die mit dem Strukturrahmen verbundenen Stückkosten erhöhen würden. Außerdem ist es möglicherweise schwierig, eine zufriedenstellende Verbindung zwischen dem inneren und dem äußeren Segment zu erzielen, da es schwierig ist, einen Druck nach außen zwischen dem inneren und dem äußeren Segment infolge der Kastenträgergestalt auszuüben. Außerdem ist es schwierig, sicherzustellen, daß ausreichend Wärmeenergie dem Klebemittel zugeführt wird, um eine akzeptable Verbindung zu bilden.
Es besteht ein Erfordernis, ein Verfahren zum Steigern der Reproduzierbarkeit von Verbundmaterial-Gegenständen mit einer Kastenträger-Querschnittsgestalt bereitzustellen, beispielsweise für einen Strukturrahmen einer Hubschrauber-Kabinenhaubenanordnung. Das Verfahren sollte die Notwendigkeit eliminieren, eine relativ komplexe Formgebungsanordnung zu verwenden, d. h. eine Vielzahl von komplementären Formen/ Werkzeugen, welche die innere und äußere Formlinien-Oberfläche des inneren und äußeren Segments definieren, welche der herzustellende Verbundmaterial-Gegenstand aufweist, und/oder die teure Halteeinrichtung zum Verbinden.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines zweistufigen Zusammen-Aushärteverfahrens für die Herstellung eines Verbundmaterialgegenstands mit einer Kastenträger-Querschnittsgestalt, welches die Notwendigkeit zur Verwendung einer konventionellen Formgebungsanordnung eliminiert, d. h. eine Vielzahl von komplementären Formen/ Werkzeugen, die gemeinsam die komplette äußere Formlinien-Oberfläche des Verbundmaterial-Gegenstands definieren, und/oder eine teure Halteeinrichtung zum Verbinden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem die äußere Schale des herzustellenden Verbundmaterial-Gegenstands in einem Prozeß der ersten Stufe des zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens so hergestellt und konfiguriert wird, daß sie als Werkzeug zum Herstellen des Rests des Verbundmaterialgegenstands in einem Prozeß der zweiten Stufe fungiert.
Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden durch ein zweistufiges Zusammen-Härteverfahren zum Herstellen eines Verbundmaterialgegenstands mit einer Kastenträger-Querschnittsgestalt erzielt, welches einen Prozeß der ersten Stufe und einen Prozeß der zweiten Stufe aufweist. Während des Prozesses der ersten Stufe wird ein äußerer Schalenteil des Verbundmaterialgegenstands hergestellt und konfiguriert, daß er als Werkzeug zum Vervollständigen der Herstellung des Verbundmaterial-Gegenstands in dem Prozeß der zweiten Stufe fungiert. Der Prozeß der ersten Stufe beinhaltet einen Aufbauschritt, in dem erste Formteile an einem Basisformelement angebracht werden, um eine Formgebungsanordnung zu schaffen, die so konfiguriert ist, daß sie die äußere Grenzlinien-Oberfläche der äußeren Schale des herzustellenden Verbundmaterial-Gegenstands definiert, einen Auflegeschritt, bei dem Prepreg-Lagen, die die äußere Schale bilden, in der Formgebungsanordnung aufgelegt werden, einen Vakuumverpackschritt, in dem die aufgelegte Formgebungsanordnung in Vorbereitung auf das Härten vakuumverpackt und evakuiert wird, einen Härteschritt, bei dem die vakuumverpackte Formgebungsanordnung erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck ausgesetzt ist, um die Prepreg-Lagen zum Formen der äußeren Schale zu härten, einen Auspackschritt, in dem der Vakuumsack entfernt wird, einen optionalen Umkonfigurationsschritt, bei dem die Formgebungsanordnung wie erforderlich umkonfiguriert wird, in dem zweite Formteile an dem Basisformelement angebracht werden, so daß die unikonfigurierte Formgebungsanordnung und die äußere Schale gemeinsam einen Schauminjektionsraum definieren, einen Befestigungsschritt, in dem Abdeckplatten an der unikonfigurierten Formgebungsanordnung befestigt werden, um einen Verschluß des Forminjektionsraums zu schaffen, und einen Injektionsschritt, in dem ein Schaum unter hoher Temperatur und hohem Druck in den Schauminjektionsraum injiziert wird und bei Raumtemperatur gehärtet wird, um eine stabilisierte Kombination aus Außenschale und gehärtetem Formkern zu bilden. Die stabilisierte Kombination aus äußerer Schale und gehärtetem Schalenkern fungiert als das Werkzeug für die zweite Stufe, indem es die innere Formlinien- Oberfläche einer inneren Abdeckung des herzustellenden Verbundmaterialgegenstands definiert. Der abschließende Schritt bei dem Prozeß der ersten Stufe beinhaltet einen Zerlegeschritt, indem die Abdeckplatten von der unikonfigurierten Formgebungsanordnung entfernt werden und die unikonfigurierte Formgebungsanordnung zerlegt wird, indem die ersten und zweiten Formteile von dem Basisformelement entfernt werden, um die stabilisierte Kombination aus äußerer Schale und gehärtetem Schaumkern freizulegen.
Der Prozeß der zweiten Stufe beinhaltet einen Aufbringungsschritt, in dem ein Filmklebemittel auf die stabilisierte Kombination aus äußerer Schale und gehärtetem Schaumkern aufgebracht wird, einen Auflegeschritt, in dem Prepreg-Lagen, welche die innere Abdeckung bilden, auf die mit Klebemittel bedeckte, stabilisierte Kombination aus äußerer Schale und gehärtetem Schaumkern aufgelegt werden, einen Vakuumverpackschritt, bei dem die belegte stabilisierte Kombination aus äußerer Schale und gehärtetem Schaumkern zum Härten vakuumverpackt wird, und einen Härteschritt, bei dem die vakuumverpackte belegte stabilisierte Kombination aus äußerer Schale und gehärtetem Schaumkern einer erhöhten Temperatur und einem erhöhten Druck ausgesetzt wird, um die Prepreg-Lagen zum Formen der inneren Schale zu härten und gleichzeitig ein Schmelzen des aufgebrachten Filmklebemittels zu verursachen, wobei die innere Abdeckung und die äußere Schale miteinander klebeverbunden werden, um den Verbundmaterialgegenstand mit der Kastenträger-Querschnittsgestalt zu bilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren begleitender Merkmale und Vorteile kann man mit Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung erhalten, wenn man sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet, für die gilt:
Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht der Kabinenhaubenanordnung für den RAH-66 Comanche Hubschrauber.
Fig. 1B ist eine perspektivische Ansicht des Strukturrahmens der Kabinenhaubenanordnung von Fig. 1A.
Fig. 1C ist eine beispielhafte Querschnittsansicht des Strukturrahmens von Fig. 1B, die entlang von deren Linie 1C-1C genommen wurde.
Fig. 2A ist eine perspektivische Ansicht eines Basisformelements einer weiblichen Formgebungsanordnung zur Verwendung bei dem zweistufigen Zusammen-Härteverfahren der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2B ist eine perspektivische Ansicht der ersten Formteile und Abdeckplatten für die weibliche Formgebungsanordnung von Fig. 2A.
Fig. 3A ist eine erste Schnittansicht der weiblichen Formgebungsanordnung, die bei dem zweistufigen Zusammen- Härteverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die an einem Punkt A von Fig. 2A genommen wurde.
Fig. 3B ist eine zweite Schnittansicht der weiblichen Formgebungsanordnung, die bei dem zweistufigen Zusammen- Härteverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, genommen am Punkt B von Fig. 2A.
Fig. 3C ist eine dritte Schnittansicht der weiblichen Formgebungsanordnung, die bei dem zweitstufigen Zusammen- Härteverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, genommen am Punkt C von Fig. 2A.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Schritte des zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5A ist eine weitere erste Schnittansicht der weiblichen Formgebungsanordnung, die bei dem zweistufigen Zusammen- Härteverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 5B ist eine andere zweite Schnittansicht der weiblichen Formgebungsanordnung, die bei dem zweistufigen Zusammen- Härteverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 5C ist eine andere dritte Schnittansicht der weiblichen Formgebungsanordnung, die bei dem zweistufigen Zusammen- Härteverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 6A ist eine erste Schnittansicht der weiblichen Formgebungsanordnung, die bei dem zweitstufigen Zusammen- Härteverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 6B ist eine weitere zweite Schnittansicht der weiblichen Formgebungsanordnung, die bei dem zweistufigen Zusammen- Härteverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 6C ist eine weitere dritte Schnittansicht der weiblichen Formgebungsanordnung, die bei dem zweistufigen Zusammen- Härteverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 7 A-7C sind beispielhafte Schnittansichten des fertigen Strukturrahmens, der unter Verwendung des erfindungsgemäßen zweistufigen Zusammen-Aushärteverfahrens hergestellt wurde.

Beste Art zum Ausführen der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein Zweistufiges- Zusammenhärte-Verfahren zum Herstellen eines Verbundmaterialgegenstands mit einer Kastenträger-Querschnittsgestalt ohne das Erfordernis der Verwendung einer konventionellen Formgebungsanordnung, d. h. eine Anzahl von komplementären Formen/Werkzeugen, die gemeinsam die vollständige äußere Formlinien- (OML - Outer Mold Line)-Strukturgestalt des Verbundmaterialgegenstands definieren. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet einen Teil des Verbundmaterialgegenstands, der bei der ersten Stufe des zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens hergestellt wurde, als Werkzeug zum Herstellen des Rests des Verbundmaterialgegenstands in der zweiten Stufe des Verfahrens. Die Formgebungsvorrichtung, die bei den zweistufigen Zusammen-Härteverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und die Schritte des Verfahrens, sind nachfolgend im Zusammenhang mit der Herstellung des Strukturrahmens der Kabinenhaubenanordnung des RAH-66 Comanche Hubschrauber Prototyps beschrieben, der von der Sikorsky Aircraft Division von United Technologies Corporation hergestellt wird.
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen korrespondierende oder ähnliche Elemente in den einzelnen Ansichten bezeichnen. Die Kabinenhaubenanordnung CA (CA - Canopy Assembly) ist in der Fig. 1A beispielhaft gezeigt, und der Strukturrahmen 100 der Kabinenhaubenanordnung CA ist in der Fig. 1B gezeigt. Der Strukturrahmen 100 weist eine linke und eine rechte Windschutzscheibenleiste 102L, 102R, eine linke und eine rechte Überkopfleiste 104L, 104R, eine linke und eine rechte vordere Seitenstrebe 106L, 106R, eine linke und eine rechte erste und zweite Zwischen-Seitenstrebe 108L, 108R, bzw. 110L, 110R, eine vordere Querstrebe 112, eine Überkopfquerstrebe 114 und eine hintere Querstrebe 116 auf. Die Fig. 1C ist eine Querschnittsansicht, die die Kastenträgergestalt der linken Windschutzscheibenleiste 102L zeigt, die beispielhaft für die gesamte Querschnittsgestalt der Streben und Schienen ist, die der Strukturrahmen 100 aufweist. Die Kastenträgergestalt der linken Windschutzscheibenleiste 102L weist eine äußere Verbundmaterialschale 120 und eine innere Verbundmaterialabdeckung 122 auf, die miteinander verbunden sind. Obwohl das zweistufige Zusammen-Härteverfahren der vorliegenden Erfindung hier bezogen auf eine spezielle Anwendung, d. h. die Herstellung des vorangehend beschriebenen Strukturrahmens 100, beschrieben ist, erkennt der Fachmann, daß das zweistufige Zusammen-Härteverfahren der vorliegenden Erfindung auch eine Herstellung von anderen Typen von Verbundmaterialgegenständen nützlich ist.
Die Fig. 2A, 2B und 3A bis 3C zeigen eine beispielhafte weibliche Formgebungsanordnung 50 zur Verwendung bei dem zweistufigen Zusammenaushärteverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Die gezeigte weibliche Formgebungsanordnung 50 ist zur Herstellung des in Fig. 1B gezeigten Strukturrahmens 100 konfiguriert. Die weibliche Formgebungsanordnung 50 weist ein Basisformelement 52 mit darin gebildeten kontrollierten Formgebungsflächen 54 auf. Die konturierte Formgebungsfläche 54 definiert mindestens einen Teil der OML- Oberfläche der äußeren Schale 120 des Strukturrahmens 100. Man vergleiche beispielsweise Fig. 3A, in der die konturierte Formgebungsfläche 54 weniger als 50% der OML-Oberfläche der äußeren Schale 120 deiniert, mit Fig. 3C, in der die konturierte Formgebungsfläche 54 die OML-Oberfläche der äußeren Schale 120 komplett definiert.
Die weibliche Formgebungsanordnung 50 weist ferner eine Mehrzahl von ersten Formteilen 56, wie erforderlich auf, die an dem Basisformelement 52 den konturierten Formgebungsflächen 54 benachbart angebracht sind, um dazu die OML-Oberfläche der äußeren Schale 120 des Strukturrahmens 100 zu definieren. Beispielsweise benötigt in Fig. 3A die weibliche Formgebungsanordnung 50 zwei erste Formteile 56 zusätzlich zu der konturierten Formgebungsfläche 54, um das korrespondierende Segement der OML-Oberfläche der äußeren Schale 120 komplett zu definieren, wohingegen in Fig. 3B die weibliche Formgebungsanordnung 50 nur ein einziges erstes Formteil 56 zusätzlich zu der konturierten Formgebungsfläche 54 benötigt, um das korrespondierende Segment der OML-Oberfläche der äußeren Schale 120 komplett zu definieren. Eine Betrachtung von Fig. 3C zeigt, daß kein erstes Formteil 56 erforderlich ist, um das korrespondierende Segment der OML-Oberfläche der äußeren Schale 120 zu definieren. Der Fachmann wird erkennen, daß die Anzahl von ersten Formteilen 56, die erforderlich sind, um die korrespondierende OML-Oberflächen des herzustellenden Verbundmaterialgegenstands zu definieren, und deren Anbringungspositionen an dem Basisformelement 52 von der strukturellen Komplexität des herzustellenden Verbundmaterialgegenstands abhängt. Bei der beschriebenen Ausführungsform der weiblichen Formgebungsanordnung 50, sind die ersten Formteile 56 an dem Basiselement 52 angeschraubt. Das Basisformelement 52 und die Formteile 56 der beschriebenen Ausführungsform der weiblichen Formgebungsanordnung 50 sind aus INVAR® gebildet, einem mit Warenzeichen versehenem Material, das eine 40-50% Nickel enthaltende Eisennickellegierung ist, welches durch einen exrem niedrigen Wärmeexpansionskoeffizienten gekennzeichnet ist. Durch das Bilden der weiblichen Formgebungsanordnung 50 aus einem Material mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie INVAR®, definieren die Gestalt definierenden Oberflächen der weiblichen Formgebungsanordnung 50, d. h. die konturierte Formgebungsfläche 54 und die korrespondierenden Formgebungsflächen 56A (s. Fig. 3A) der ersten Formteile 56, die OML-Oberflächen-Dimensionen der äußeren Schale 120.
Die äußere Schale 120 und die innere Abdeckung 122 des Strukturrahmens 100 sind aus einer Mehrzahl von Prepreglagen gebildet. Bei der beschriebenen Ausführungsform, bei der das Endprodukt der Strukturrahmen 100 der Kabinenhaubenanordnung CA des Comanche ist, sind die Prepreglagen eine Kombination aus gewebtem und unidirektionalem Kohlenstoffmaterial, z. B. IM7, das in eine Matrix aus Hochtemperatur-Epoxyharz, beispielsweise 8552, eingebettet ist. Die Prepreglagen haben vorzugsweise eine Nettoharzkonfiguration, d. h. es ist kein überschüssiges Harz in der Harzmatrix der Prepreglagen. Bei der beschriebenen Ausführungsform, d. h. dem Strukturrahmen 100 der Kabinenhaubenanordnung CA des Comanche, beinhalten die Prepreglagen etwa 37% Harzmaterial und etwa 63% Kohlenstoffasern. Der Fachmann wird erkennnen, daß andere Hartmatrizen und/ oder andere Typen von Faserverstärkungen zum Formen von Prepreglagen zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen zweistufigen Zusammen- Härteverfahren verwendet werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Endkosten eines Verbundmaterialgegenstands, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen zweistufen Zusammen-Härteverfahrens hergestellt wurde, hängen zum Teil von der Gesamtzykluszeit des zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens ab. Und sie hängen insbesondere von dem Teil der Gesamtzykluszeit ab, der für das Auflegen der Prepreglagen anfällt, welche die äußere Schale 120 und die innere Abdeckung 122 bilden. Um die Effizienz des zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung weiter zu steigern, können die Prepreglagen, die zum Bilden der äußeren Schale 120 und der inneren Abdeckung 122 aufgelegt werden, vor dem Anwenden des zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens zu Lagenpaketen vorgeformt werden, und so die Gesamtzykluszeit durch das Reduzieren der zum Auflegen der Prepreglagen erforderlichen Zeit signifikant verringert werden. Männliche Vorform-Formen werden hergestellt, z. B. aus Holz und/oder Metall, die den inneren Formlinien (IML - Inner Mold Line)-Oberflächen der äußeren Schale 120 und der inneren Abdeckung 122 entsprechen. Eine Mehrzahl von individuellen Prepreglagen wird auf die entsprechenden Vorform-Formen aufgelegt, um Lagenpakete zu bilden, welche die strukturelle Konfiguration der äußeren Schale 120 und der inneren Abdeckung 122 aufweisen. Die vorgeformten Lagenpakete werden typischerweise in einer gekühlten Umgebung gelagert, bis zu ihrer Verwendung in dem zweistufigen Zusammen-Härteverfahren.
Das zweistufige Zusammen-Härteverfahren 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 4 schematisch gezeigt und weist einen Prozeß 12 der ersten Stufe und einen Prozeß 40 der zweiten Stufe auf. Während des Prozesses 12 der ersten Stufe wird zuerst die äußere Schale 120 des Strukturrahmens 100 hergestellt und dann wird die äußere Schale 120 konfiguriert, daß sie als Werkzeug für den Prozeß 40 der zweiten Stufe fungiert. Bei dem Prozeß 40 der zweiten Stufe werden die Prepreglagen, welche die innere Abdeckung 122 bilden, auf die konfigurierte äußere Schale 120 aufgelegt und zusammen mit diesen zusammen-gehärtet und verbunden, um den Strukturrahmen 100 zu bilden. Der Prozeß 12 der ersten Stufe weist einen Aufstellschritt 14, einen Auflegeschritt 16, einen Verpackungsschritt 18, einen Härteschritt 20, einen Endpackungsschritt 22, einen optionalen Aufstellschritt 24, einen Installationsschritt 26, einen Schauminjektionsschritt 28 und einen Zerlegeschritt 30 auf. Die Schritte 14 bis 22 des Prozesses 12 der ersten Stufe sind auf die Herstellung der äußeren Schale 120 gerichtet. Die restlichen Schritte des Prozesses 12 der ersten Stufe, d. h. die Schritte 24 bis 30 sind auf das Konfigurieren der äußeren Schale 120 derart, daß die konfigurierte äußere Schale 120 als Werkzeug für den Prozeß 40 der zweiten Stufe des zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens 10 gemäß der vorliegenden Erfindung fungiert.
Bei dem Aufstellschritt 14 wird die weibliche Formgebungsanordnung 50 so konfiguriert, daß die OML-Oberflächen der äußeren Schale 120 durch Anbringen der ersten Formteile 56 an dem Basisformelement 52 wie erforderlich definiert wird, so daß die konturierten Formgebungsflächen 54 und die korrespondierenden Formteilformgebungsflächen 56A gegebenenfalls die OML-Oberfläche der äußeren Schale 120 definieren. Als ein Hilfs-Teilschritt nach dem Aufstellschritt 14 oder als ein Vorabteilschritt vor dem Auflegeschritt 16 können die konturierten Formgebungsflächen 54 und die korrespondierenden Formteilformgebungsflächen 56A mit einem Formtrennmittel besprüht werden, um das Entfernen der ersten Formteile 56 in dem Zerlegeschritt 30 zu erleichtern. Formtrennmittel, die für diese Art von Anwendung nützlich sind, sind dem Fachmann generell bekannt, beispielsweise MS- 412 (erhältlich von Miller Stevenson Co., Danbury, CT), einer sprühbaren Flüssigkeit, die aus 4% TEFLON® (TEFLON ist eine registriere Marke von E. I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, DE, für ein Tetrafluorethylenfluorcarbonpolymer oder ein fluoriniertes Ethylenpropylenharz) gelöst in 96% Trägermischung aus Alkohol und Freon.
Die Prepreglagen PP,20 (s. beispielsweise Fig. 3A bis 3C), welche die äußere Schale 120 bilden, werden in der weiblichen Formgebungsanordnung 50 in dem Auflegeschritt 16 aufgelegt. Wie vorangehend beschrieben, können die Prepreglagen PP&sub1;&sub2;&sub0;, welche die äußere Schale 120 bilden als Lagenpakete vorgeformt sein. Man sollte deshalb erkennen, daß der Begriff "Prepreglagen PP&sub1;&sub2;&sub0;" (oder "Prepreglagen PP&sub1;&sub2;&sub2;", wie nachfolgend detaillierter beschrieben) so wie er hier verwendet wird, entweder einzelne Prepreglagen oder eine Mehrzahl von Prepreglagen, die unter Verwendung der vorangehend beschriebenen Vorform-Formen als Lagenpakete vorgeformt wurden, (oder beide) umfaßt.
Die auf oder ausgelegte weibliche Formgebungsanordnung 50 wird dann vakuumverpackt in dem Verpackschritt 18, wie in den Fig. 3A bis 3C beispielhaft gezeigt. Ein Vakuumsack einer dem Fachmann bekannten Art, z. B. Silikonkautschuk, wird über die aufgelegten Prepreglagen PP&sub1;&sub2;&sub0; und gegebenenfalls über den ersten Formteilen 56 und dem Basisformelement 52 installiert, und die Ränder des Vakuumsacks 60 werden dann mit der weiblichen Formgebungsanordnung 50 abgedichtet, um einen Formhohlraum zu definieren. Eine Unterdruckwelle 62 (die in der Fig. 3A schematisch gezeigt ist, wird mit dem Vakuumsack 60 verbunden und betrieben, um Luft und flüchtigen Bestandteile aus dem Formhohlraum zu evakuieren und eine Anlage des Vakuumsacks 60 an die aufgelegten Prepreglagen PP&sub1;&sub2;&sub0; zu bewirken.
Bei dem Härteschritt 20 wird die vakuumverpackte weibliche Formgebungsanordnung 50 einem Härtezyklus der ersten Stufe ausgesetzt (typischerweise, wie es dem Fachmann bekannt ist, durch Einbringen der vakuumverpackten weiblichen Formgebungsanordnung 50 in eine Autoklaven), wobei die aufgelegten Prepreglagen PP&sub1;&sub2;&sub0; gehärtet werden, um die äußere Schale 120 des Strukturrahmens 100 zu bilden. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die vakuumverpackte weibliche Formgebungsanordnung 50 für eine Härtedauer der ersten Stufe von etwa zwei Stunden etwa 518 kPa (75 psi) und einer Temperatur von etwa 177ºC (350ºF) ausgesetzt. Nach Ablauf der Härtedauer der ersten Stufe wird der Vakuumsack 60 von der weiblichen Formgebungsanordnung 50 in dem Auspackschritt 22 entfernt, um den Herstellungsteil der äußeren Schale 120 des Prozesses 12 der ersten Stufe des zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens 10 gemäß der vorliegenden Erfindung abzuschließen.
Ein optionaler Aufstellschritt 24 kann erforderlich sein oder auch nicht, abhängig von der Anzahl von ersten Formteilen 56, die an dem Basisformelement 52 angebracht sind, was wiederum von der speziellen Konfiguration und/oder Komplexität des herzustellenden Verbundmaterialgegenstands abhängt. Der optionale Aufstellschritt 24 konfiguriert die weibliche Formgebungsanordnung 50 wie erforderlich um, so daß die äußere Schale 120 modifiziert werden kann durch den Installationsschritt 26 und dem Schauminjektionsschritt 28, um als Werkzeug für den Prozeß 40 der zweiten Stufe des zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens 10 zu fungieren. Das Umkonfigurieren der weiblichen Formgebungsanordnung 50 stellt sicher, daß die umkonfigurierte weibliche Formgebungsanordnung 50 in einer zusammenwirkenden Kombination mit verwendbaren Segmenten der äußeren Schale 120 einen Schauminjektionsraum 130 definiert, wie in den Fig. 5A bis 5C beispielhaft gezeigt.
Beispielsweise benötigt bei der beschriebenen hier gezeigten Ausführungsform der Teil der weiblichen Formgebungsanordnung 50, der in der Fig. 5A gezeigt ist, keine Umkonfiguration, da die äußere Schale 120 einen Schauminjektionsraum 130 definiert. Anders aber der Teil der weiblichen Formgebungsanordnung 50, der in Fig. 5 gezeigt ist, der eine teilweise Umkonfiguration erfordert, und der Teil der weiblichen Formgebungsanordnung 50, der in der Fig. 5C gezeigt ist, der eine vollständige Umkonfiguration fordert, so daß die umkonfigurierte weibliche Formgebungsanordnung 50 in zusammenwirkender Kombination mit der korrespondierenden Oberfläche der äußeren Schale 120 den Schauminjektionsraum 130 definiert. Bei dem optionalen Aufstellschritt 24 werden zweite Formteile 64 an dem Basisformelement 52 in angrenzender Zusammenwirkung mit der äußeren Schale 120 angebracht, wie beispielsweise in den Fig. 5B, 5C gezeigt, so daß deren relevante Oberflächen (mit dem Bezugszeichen 64A in Fig. 5B, 5C bezeichnet) den erforderlichen Schauminjektionsraum 130 definieren.
Nach der Umkonfiguration der weiblichen Formgebungsanordnung S0, wie erforderlich, werden Abdeckplatten 66 an den ersten Formteilen 56 und/ oder den zweiten Formteilen 64 in dem Installationsschritt 26 befestigt, wie in den Fig. 5A bis 5C beispielhaft gezeigt (s. auch Fig. 2B). Die Abdeckplatten 66 schaffen einen Abschluß des Schauminjektionsraums 130, der in dem vorhergehenden Absatz beschrieben ist. Eine oder mehrere der Abeckplatten 66 hat eine Schauminjektionsdüse 68, die sich durch diese hindurch erstreckt und eine Schaumquelle (schematisch mit dem Bezugszeichen 70 gezeigt) fluidmäßig anschließt. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind zwei Schauminjektionsdüsen 68 ausreichend, um das erforderliche Volumen an Schaum in den Schauminjektionsraum 130 in einer kurzen Zeitdauer zu injizieren.
Bei dem Schauminjektionsschritt 28 wird ein hochdichter, Hochdruckschaum in den Schauminjektionsraum 130 unter Verwendung der Schauminjektionsdüsen 68 injiziert. Die Begriffe hochdicht und Hochdruck, wie sie hier in Verbindung mit dem injizierten Schaum verwendet werden, definieren einen gehärteten Schaum, der eine Dichte im Bereich von etwa 160 kg/m³ (10 Pfund pro ft³) bis etwa 288 kg/m³ (18 Pfund/ft³) und die Fähigkeit, den Drücken und Temperaturen zu widerstehen hat, die bei dem Härtezyklus des Prozesses 40 der zweiten Stufe auftreten, d. h. nicht kollabil ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform liegen die Drücke, die während des Härtezyklus der zweiten Stufe aufgebracht werden können, im Bereich von etwa 241 kPa (35 psi) bis etwa 518 kPa (75 psi). Ein Beispiel eines bevorzugten Schaums, der bei dem Umsetzen in die Praxis des zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens 10 gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich ist, ist ein Polyisocyanuratschaum, beispielsweise Dow Chemicals Papi-580/XUS-15314.00L. Der Schaum kann vor dem Injizieren vorgeheizt werden, um dessen Viskosität abzusenken, um dessen Fließeigenschaften zu verbessern, um das Füllen des Schauminjektionsraums 130 zu erleichtern. Man läßt den injizierten Schaum härten bei Raumtemperatur, um einen Schaumkern 72 zu bilden (s. Fig. 5A-5C), der mit der Außenschale 120 mechanisch verbunden ist, d. h. eine modifizierte äußere Schale 120. Die Härtezeit für Polyisocyanauratschaum beträgt etwa 10 Sekunden.
Sobald der injizierte Schaum gehärtet ist, werden die Abdeckplattenelemente 66 von den ersten Formteilen 56 und/ oder den zweiten Formteilen 64 als erster Teilschritt des Zerlegeschritts 30 entfernt. Als nächstes werden alle ersten Formteile 56 und sämtliche zweiten Formteile 54, die installiert wurden, gelöst und von dem Basisformelement 52 entfernt, um den Zerlegeschritt 30 abzuschließen (und gleichzeitig den Prozeß 12 der ersten Stufe des zweistufigen Zusammen-Härteverfahrens 10 der vorliegenden Erfindung). An diesem Punkt bei dem zweistufigen Zusammen-Härteverfahren 10 bildet die äußere Schale 120 mit dem gehärteten Schaumkern 72, der damit mechanisch verbunden ist, eine stabilisierte Kombination, die in den konturierten Formgebungsflächen 54 des Basisformelements 52 liegt (s. Fig. 6A-6C). Die stabilisierte Kombination aus äußerer Schale 120 und gehärtetem Schaumkern 72 fungiert als das Formwerkzeug für das Auflegen der Prepreglagen, welche die innere Abdeckung 122 des Strukturrahmens 100 bilden.
Der Prozeß 40 der zweiten Stufe beinhaltet einen Applikationsschritt 42, einen Auflegeschritt 44, einen Vakuumverpackschritt 46, einen Härteschritt 48 und einen Entformungsschritt 50. Es wird auf die Fig. 6A bis 6C Bezug genommen. Ein Filmklebemittel 74 wird in einem Applikationsschritt 42 auf die Oberflächen der stabilisierten Kombination aus äußerer Schale 120 und gehärtetem Schaumkern 72 aufgebracht, das physisch mit der IML-Oberfläche der inneren Abdeckung 122 zusammenwirkt. Das Filmklebemittel 74 fungiert, eine Verbindung zwischen der Außenschale 120 und der inneren Abdeckung 122 zum Bilden des Strukturrahmens 100 zu schaffen. Filmklebemittel für diese Art von Applikation sind dem Fachmann bekannt. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist das Filmklebemittel ein Filmklebemittel mit 0,06 w.t., beispielsweise 1113, das von Metal Bond erhältlich ist.
Als nächstes werden die Prepreglagen PP122, welche die innere Abdeckung 122 bilden, auf das auf die stabilisierte Kombination aus äußerer Schale 120 und gehärtetem Schaumkern 72 aufgebrachte Filmklebemittel 74 im Schritt 42 aufgelegt, wie in den Fig. 6A-6C gezeigt. Wie vorangehend beschrieben, können die Prepreglagen PP&sub1;&sub2;&sub2;, welche die innere Abdeckung 122 bilden, als Lagenpakete vorgeformt sein, die in dem Auflegeschritt 44 aufgelegt werden können.
Das aufgelegte Basisformelement 52 wird dann in dem Verpackungsschritt 44 vakuumverpackt, wie in den Fig. 6A-6C beispielhaft gezeigt. Ein Vakuumsack 76 eines dem Fachmann bekannten Typs wird über den aufgelegten Prepreglagen PP&sub1;&sub2;&sub2;, welche die innere Abdeckung 122 bilden, und der stabilisierten Kombination aus äußerer Schale 120 und gehärtetem Schaumkern 72 in dem Basisformelement 52 installiert, und die Ränder des Vakuumsacks 76 werden in Kombination mit dem Basisformelement 52 abgedichtet. Die Unterdruckwelle 62 (in Fig. 6A schematisch gezeigt) wird mit dem Vakuumsack 76 verbunden und betrieben, um Luft und sämtliche flüchtigen Bestandteile von innerhalb des abgedichteten Vakuumsacks 76 zu evakuieren und ein Anlegen des Vakuumsacks 76 an die aufgelegten Prepreglagen PP&sub1;&sub2;&sub2;, welche die innere Abdeckung 122 bilden, zu bewirken.
Bei dem Härteschritt 48 ist das vakuumverpackte Formelement 52 einem Härtezyklus der zweiten Stufe ausgesetzt (typischerweise, wie es dem Fachmann bekannt ist, durch Einbringen des vakuumverpackten Basisformelements 52 in einen Autoklaven), wobei die aufgelegten Prepreglagen PP&sub1;&sub2;&sub2;, welche die innere Abdeckung 122 bilden, gehärtet werden, und gleichzeitig schmilzt das Filmklebemittel 74, um die innere Abdeckung 122 und die äußere Schale 120 miteinander durch Kleben zu verbinden. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird das vakuumverpackte Formelement 52 einem Druck von etwa 310 kPa (45 psi) und einer Temperatur von etwa 177ºC (350ºF) für eine Härtedauer der zweiten Stufe von etwa zwei Stunden ausgesetzt. Der Härtedruck wird über den Vakuumsack 76 ausgeübt, um die IML-Oberfläche der inneren Abdeckung 120 in eine Zusammenwirkung mit den entsprechenden Oberflächen der stabilisierten Kombination aus äußerer Schale 120 und gehärtetem Schaumkern 72 vorzubelasten, um dazwischen eine vollständige Klebeverbindung sicherzustellen. Ein reduzierter Härtedruck, beispielsweise 310 kPa (45 psi) im Gegensatz zu 518 kPa (75 psi) wird vorzugsweise bei dem Härtezyklus der zweiten Stufe verwendet, um das Risiko eines Kollabierens des gehärteten Schaumkerns 72 während des Härteschritts der zweiten Stufe zu reduzieren. Man erkennt jedoch, daß höhere Härtedrücke falls erwünscht verwendet werden können, da der gehärtete Schaumkern 72 so hergestellt wurde, daß er solche höhere Drücke aushält.
Nach dem Ablauf der Härtedauer der zweiten Stufe wird der Vakuumsack 76 von dem Basisformelement 52 in dem anfänglichen Teilschritt des Entformungsschritts 50 entfernt. Der gehärtete Strukturrahmen 100 wird dann von dem Basisformelement 52 entfernt, um das zweistufige Zusammen-Härteverfahren 10 gemäß der vorliegenden Erfindung abzuschließen. Die Fig. 7 A-7C sind beispielhafte Querschnittansichten des fertigen Strukturrahmens 100.
Eine Vielzahl von Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung ist im Licht der vorangehenden Lehren möglich, man sollte deshalb erkennen, daß innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche die vorliegende Erfindung anders als speziell vorangehend beschrieben, in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

1. Zweistufiges Zusammen-Härteverfahren (10) zum Herstellen eines Verbundmaterialgegenstands (100) mit einer Kastenträger- Querschnittsgestalt, aufweisend die folgenden Schritte:

(14) Aufstellen einer Formgebungsanordnung (50), welche die äußere Formlinien-Oberfläche einer äußeren Schale (120) des Verbundmaterialgegenstands (100) definiert;

(16) Auflegen von Prepreg-Lagen (PP&sub1;&sub2;&sub0;), welche die äußere Schale (120) in der Formgebungsanordnung (50) bilden;

(18) Vakuumverpacken der aufgelegten Formgebungsanordnung (50);

(20) die vakuumverpackte Formgebungsanordnung (50) erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck Aussetzen, um die aufgelegten Prepreg-Lagen (PP120) zu härten, um die äußere Schale (120) des Verbundmaterialgegenstands (100) zu bilden;

(22) Auspacken der vakuumverpackten Formgebungsanordnung (50);

gekennzeichnet durch

(24) Umkonfigurieren der Formgebungsanordnung (50) wenn erforderlich, damit die umkonfigurierte Formgebungsanordnung (50; 52; 56; 64) und die äußere Schale (120) gemeinsam einen Schauminjektionsraum (130) definieren;

(26) Befestigen von Abdeckplatten (66) an der unikonfigurierten Formgebungsanordnung (50; 52; 56; 64), um den Schauminjektionsraum (130) zu schließen;

(28) Injizieren von Schaum (68, 70) in den Schauminjektionsraum (130), um eine stabilisierte Kombination aus äußerer Schale und gehärtetem Schaumkern (120, 72) zu bilden, welche die innere Formlinien-Oberfläche einer inneren Abdeckung (122) definiert;

(30) Entfernen der Abdeckplatten (66) von der unikonfigurierten Formgebungsanordnung (50; 52; 56; 64) und Zerlegen der unikonfigurierten Formgebungsanordnung (50; 52; 56; 64), um die stabilisierte Kombination aus äußerer Schale und gehärtetem Schaumkern (120; 72) zu exponieren;

(40) Aufbringen von Filmklebemittel (74) auf die exponierte, stabilisierte Kombination aus äußerer Schale und gehärtetem Schaumkern (120, 72) in der zerlegten Formgebungsanordnung (50; 52);

(44) Auflegen von Prepreg-Lagen (PP&sub1;&sub2;&sub2;), welche die innere Abdeckung (122) des Verbundmaterialgegenstands (100) bilden, auf die stabilisierte Kombination aus äußerer Schale und gehärtetem Schaumkern (120, 72) in der zerlegten Formgebungsanordnung (50; 52);

(46) Vakuumverpacken der auf die stabilisierte Kombination aus äußerer Schale und gehärtetem Schaumkern in der zerlegten Formgebungsanordnung (50; 52) aufgelegten Prepreg-Lagen (PP&sub1;&sub2;&sub2;) und

(48) die vakuumverpackte zerlegte Formgebungsanordnung (50; 52) erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck Aussetzen, um die aufgelegten Prepreg-Lagen (PP&sub1;&sub2;&sub2;) zu härten, um die innere Abdeckung (122) des Verbundmaterialgegenstands (110) zu bilden und gleichzeitig ein Schmelzen des aufgebrachten Filmklebemittels (74) zu verursachen, wobei die innere Abdeckung (122) und die äußere Schale (120) gemeinsam durch Kleben verbunden werden, um den Verbundmaterialgegenstand (100) zu bilden.

2. Zweistufiges Zusammen-Härteverfahren (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (14) des Aufstellens der Formgebungsanordnung ferner die folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen eines Basisformelements (52) mit konturierten Formgebungsflächen (54); und

Anbringen von ersten Formteilen (56) mit Formteil- Formgebungsflächen (56A) an dem Basisformelement (52) wenn erforderlich, wobei die konturierten Formgebungsflächen (54) des Basisformelements (52) und die Formteilformgebungsflächen (56A) der ersten Formteile (56) gemeinsam die äußere Formlinien- Oberfläche der äußeren Schale (122) definieren.

3. Zweistufiges Zusammen-Härteverfahren (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Aufbringen eines Formtrennmittels auf die konturierten Formgebungsflächen (54) und die Formteilformgebungsflächen (56A) des Basisformelements (52) bzw. der primären Formteile (56).

4. Zweistufiges Zusammen-Härteverfahren (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (24) des Umkonfigurierens der Formgebungsanordnung aufweist: Anbringen von sekundären Formteilen (64) an der Formgebungsanordnung (50) wenn erforderlich, wobei die umkonfigurierte Formgebungsanordnung (50; 52; 56; 64) und die äußere Schale gemeinsam den Schauminjektionsraum (130) definieren.