DE69632358T2

DE69632358T2 - Herstellung von grossen Verbundstrukturen

Info

Publication number: DE69632358T2
Application number: DE69632358T
Authority: DE
Inventors: III George C. Tunis; Rikard K. Haraldsson; III William H. Seemann; William E. Everitt; Andrew P. Perrella; Everett A. Pearson
Original assignee: TPI Technology Inc
Current assignee: TPI Technology Inc
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2016-06-05
Also published as: DE69632358D1; EP0831987A4; NZ311277A; DK1304211T4; DK0831987T3; DK1304211T3; NO975734L; HK1051164A1; ES2198489T3; EP1304211B1; CA2223779C; EP0831987A1; PT831987E; ATE234193T1; CN1190927A; WO1996040488A1; ATE265311T1; DE69626645T2; AU6256296A; US5958325A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Produktion von faserverstärkten Harzverbundkonstruktionen und insbesondere Verfahren für vakuumunterstütztes Harzpreßspritzen großer Verbundkonstruktionen.
STAND DER TECHNIK
Vakuumunterstütztes Harzpreßspritzen (VA-RTM) wird verwendet, um eine Anzahl großer, faserverstärkter Verbundkonstruktionen wie beispielsweise Schiffskörper zu produzieren, in denen Materialien wie beispielsweise Schaummaterial- und Balsaholzkerne eingesetzt werden. Die Kerne werden mit einem faserverstärkten Harz überdeckt. In dem VA-RTM-Verfahren werden die Verstärkungsfasern, wie beispielsweise ein Gewebe oder eine Matte, in einer einschaligen Gußform in trockenem Zustand zusammen mit den gewünschten Kernmaterialien gemäß der Form des gewünschten Fertigartikels angeordnet. Der Lagenaufbau wird dann in einen Vakuumbeutel eingekapselt und unter Vakuum mit Harz imprägniert. Der Harz kann dann aushärten.
Verschiedene Verfahren werden eingesetzt, um den Harz einzuleiten und die Verteilung des Harzes durch die Verstärkungsfasern hindurch zu verbessern. Zu diesen Verfahren gehören das Verlegen von Wegwerfverteilungsmedien über die Außenlage des Stoffes und das Einsetzen von Löchern und/oder Schlitzen, die den Kern durchdringen, um es dem Harz zu ermöglichen, von der äußeren zur inneren Lage der Verstärkungsfasern zu fließen. Siehe zum Beispiel U.S. Patent Nr. 5,316,462 und 4,560,523. Eine Speisenute in einem Schaumkern ist auch in einem Harzeinspritzverfahren mit geschlossener Gußform eingesetzt worden, um Harzfließen zu erleichtern. Siehe zum Beispiel U.S. Patent Nr. 5,096,651.
Zusätzlich legt US 5 304 339 die Lehre einer Speiserinne als ein Schlitz in der Oberfläche des Kerns vor, der von dem Lagenaufbau völlig umgeben ist. Ein Verteilungsnetz ist auf der Oberseite des Faserlagenaufbaus angeordnet, anstatt mit der Verteilungsrinne direkt in Verbindung zu stehen.
US 4 902 215 lehrt den Einsatz eines Kerns, lehrt aber nicht von einem Verteilungsnetz zwischen der Oberfläche des Kerns und dem Faserlagenaufbau. Darüber hinaus speist die Speiserinne den Harz durch den Beutel zu dem Faserlagenaufbau und durch den Faserlagenaufbau zum Kern.
US 5 132 069 legt die Lehre eines Einspritzgußverfahrens vor, bei welchem Wege durch den Kern zur Verteilung des Harzes zu verschiedenen Punkten des Lagenaufbaus bereitgestellt sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine unitäre Verbundkonstruktion, die gemäß Anspruch 1 durch ein vakuumunterstütztes Harzpreßspritz-Verfahren (VA-RTM) erzeugt wird. Die Verbundkonstruktion wird aus inneren Kernen gebildet, die von faserverstärktem Harz umgeben sind. In einer Ausführungsform der Erfindung wird Harz direkt in ein Netzwerk von Hauptspeisenuten gespeist, die mit einer Reihe kleinerer Mikronuten untereinander verbunden sind, die in der Oberfläche der inneren Kerne gebildet sind. Von den Speisenuten und Mikronuten fließt der Harz vom Kern aus nach außen, um dabei die Verstärkungsfasern zu durchdringen. In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird ein separates Verteilungsmedium zwischen dem inneren Kern und der Faserverstärkung eingelegt. Der Harz wird direkt zu einer oder mehreren Hauptspeisenuten in der Kernoberfläche gespeist und durchdringt die Verstärkungsfasern über das Verteilungsmedium. Die Hauptspeisenuten können sich auch um die Kerne herum erstrecken, um Speiseschleifen zu bilden, was das Imprägnieren von Traversen ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform sind ein integrierter Vakuumbeutel und eine Gußform aus Texturblech gebildet. Die Textur ist durch eng beieinanderliegende, hochstehende Bereiche auf einer Seite gebildet, denen entsprechende Vertiefungen auf der anderen Seite des Blechs gegenüberstehen. Die eng beieinanderliegenden, hochstehenden Bereiche definieren dazwischen Täler, die ein Harzverteilungsnetz bilden. Hauptspeisenuten sind direkt in dem Blech gebildet. Das Texturblech kann auch als Gußform eingesetzt werden, aus der andere Werkzeuge hergestellt werden.
Mit diesem Verfahren können große Verbundkonstruktionen, die mehrere Kerne benötigen, schnell gebildet werden, ehe die Gelzeit typischer Vinylester- oder Polyesterharze erreicht ist, und die eingesetzte Harzmenge kann minimiert werden. Indem der Harz direkt durch den Vakuumbeutel in die Speisenuten eingespeist wird, ist die Einspeisung nicht auf eine Bauteilkante oder einen Einlaß in einem Werkzeug beschränkt. Angrenzende Kerne können über einen einzigen Harzeinlaß versorgt werden. Das Harzverteilungsnetz kann in dem fertigen Bauteil verbleiben, was die Entsorgung von Verteilungsmaterialien eliminiert. In diesem Fall werden die Mikronuten nach dem Aushärten mit Harz gefüllt, wodurch sich die interlaminare Scherfestigkeit und die Abschichtungsfestigkeit erhöhen. Statische Konstruktionselemente wie beispielsweise Scherstreben, Druckstege oder Balken können während des Gußverfahrens direkt in das Verbundbauteil eingearbeitet werden.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung läßt sich mit der folgenden, detaillierten Beschreibung besser verstehen, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen ist, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kerns für eine Verbundkonstruktion gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine schematische Querschnittsansicht einer Verbundkonstruktion ist, die gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
3 eine schematische, perspektivische Ansicht einer weiteren Verbundkonstruktion ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
4 eine perspektivische Ansicht einer Verbundkonstruktion ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
5 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Kerns für eine Verbundkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine perspektivische Ansicht eines Kerns für eine Verbundkonstruktion gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
7 eine schematische Querschnittsansicht einer Verbundkonstruktion ist, die gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
8 eine schematische Querschnittsansicht einer Verbundkonstruktion ist, die unter Einsatz einer integrierten Gußform und Vakuumkonstruktion gebildet ist;
9 eine schematische Querschnittsansicht einer starren Gußform mit flexiblem Deckel zum Bilden einer Verbundkonstruktion ist;
10 eine perspektivische Ansicht eines Kerns für eine Verbundkonstruktion ist, die mehrere Hauptspeisenuten aufweist;
11 eine schematische Querschnittsansicht einer integrierten Gußform und eines Vakuumbeutels zum Bilden einer Verbundkonstruktion gemäß einer weiteren Ausfühnungsform der vorliegenden Erfindung ist;
12 eine perspektivische Ansicht einer Seite eines Texturblechmaterials ist, das die integrierte Gußform und den Vakuumbeutel in 11 bildet; und
13 eine perspektivische Ansicht der anderen Seite des Texturblechs in 12 ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein großes, gemäß der vorliegenden Erfindung hergestelltes Verbundbauteil beinhaltet einen Kern 12, der in 1 dargestellt ist. Der Kern ist aus einem Material hergestellt, das in der Lage ist, dem Druck von einem Vakuum standzuhalten. Zu typischen Materialien gehören Schaummaterialien, wie beispielsweise Polyurethan oder Polyvinylchlorid, oder Balsaholz. Der Kern kann massiv oder hohl sein, wie beispielsweise ein geblasenes Polyethylen. Beton kann auch eingesetzt werden. Der Kern ist als ein rechteckiger Block dargestellt, obwohl andere Ausbildungen möglich sind, was weiter unten erörtert ist.
Eine oder mehrere Speisenuten oder -rinnen 14 sind auf der Umfangsfläche 16 des Kerns bereitgestellt. Die Hauptspeisenute kann den gesamten Kern umlaufen, um eine Schleife zu bilden. Ein Harzverteilungsnetz, das Rinnen mit einer kleineren Querschnittsfläche als die Hauptspeisenute umfaßt, ist in Kontakt mit der Umfangsfläche des Kerns zur flüssigen Kommunikation mit der Hauptspeisenute bereitgestellt.
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Harzverteilungsnetz in Form einer Vielzahl von Mikronuten 18 bereitgestellt, die in der Umfangsfläche 16 des Kerns 12 eingearbeitet sind, wie in 1 dargestellt. Die Mikronuten 18 sind allgemein quer zur Speiserinne 14 angeordnet. Einige der Mikronuten können den gesamten Kern umlaufen, um eine Harzfließschleife zu erzeugen, die an der Hauptspeisenute beginnt und endet. Das tatsächliche Verhältnis der Mikronuten zu der Hauptspeisenute hängt von der Geometrie des Kerns und der Optimierung der Harzimprägnierung ab, was weiter unten erörtert ist.
Die Speiserinne 14 mit dem Netzwerk von Nuten ist mit einer oder mehreren Lagen eines Fasermaterials 20 überdeckt, was schematisch in 2 illustriert ist. Das Fasermaterial kann ein Gewebe oder eine Matte sein, die mit Fasern aus Glas, Kohlenstoff oder einem anderen, geeigneten Material gefertigt sind. Je nach den konstruktiven Anforderungen des gewünschten Fertigartikels kann der Kern völlig von dem Fasermaterial umgeben sein, oder eine oder mehrere Oberflächen des Kerns können frei von Fasermaterial bleiben. Das Fasermaterial kann als Stoffbahn um den Kern gewickelt werden, oder einzelne Stücke Fasermaterial können an gewünschten Kernflächen aufgebracht werden. Das Fasermaterial kann auch röhrenförmig geliefert werden, so daß der Kern darin eingeschoben werden kann.
Eine Vielzahl von faserumwickelten Kernen ist dazu angeordnet, den gewünschten Fertigartikel zu bilden. Auch wenn in 2 zwei Kerne dargestellt sind, so wird die tatsächliche Anzahl und Anordnung der Kerne durch den gewünschten Fertigartikel bestimmt. Eine oder mehrere Lagen eines Fasermaterials können um eine Vielzahl von Kernen gewickelt werden, um eine Außenhaut 22 zu bilden, die schematisch in 2 dargestellt ist. Die genaue Anzahl der Fasermaterial-Lagen, die Art und die Anordnung hängen von dem gewünschten Fertigartikel ab und können von Durchschnittsfachleuten leicht bestimmt werden. Eine Ablaßlage ist allgemein in Form einer Lasche 23 bereitgestellt, die sich von einer äußeren Faserlage zu einem Vakuumauslaß 25 erstreckt. Ablöseschichten, die typischerweise bei Vakuumverfahren im Stand der Technik erforderlich sind, werden allgemein bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht benötigt.
Das die Kerne umgebende und dazwischenliegende Fasermaterial 24 erzeugt statische Konstruktionselemente wie beispielsweise Scherstreben, Druckstege und Balken. Zum Beispiel sind mit Bezug auf 4 eine Vielzahl von dreieckigen Kernen 40 dazu eingesetzt, eine Plattform zu bilden. Das zwischen benachbarten, dreieckigen Kernen liegende Fasermaterial bildet diagonale, statische Konstruktionselemente 41, die sowohl Druck- als auch Scherkräfte aufnehmen.
Während des Lagenaufbaus werden geeignete Fittings 26, wie beispielsweise T-Stücke aus Kunststoff oder Kupfer, in den Hauptspeiserinnen 14 angeordnet, um das darauffolgende Einsetzen von Harzspeiseröhren 28 zu erleichtern. Ein oder mehrere Fittings können in jeder Speiserinne angeordnet werden, um den gewünschten Harzfluß aufnehmen zu können. Der Lagenaufbau wird auf die Gußform 29 gelegt und ein Vakuumbeutel wird dann über den Lagenaufbau angeordnet, einschließlich der Kunststoffittings, und auf eine Art dicht an der Gußform angeordnet, die im Stand der Technik bekannt ist, wie in 2 schematisch dargestellt. Der Vakuumbeutel wird dann gelocht und die Versorgungsröhren 28 werden durch den Vakuumbeutel direkt in ihre entsprechenden Fittings 26 eingeschoben. Die Speiseröhren sind gegen den Vakuumbeutel abgedichtet, um die Vakuumintegrität zu erhalten. Auf diese Weise werden die Hauptspeisenuten direkt mit Harz versorgt, indem der äußere Vakuumbeutel von einer Versorgungsröhre durchdrungen ist, die direkt in die Nute eingeschoben ist.
Mit Bezug auf 8 können der Vakuumbeutel und die Gußform auch in eine einzige Konstruktion 80 integriert werden, die starr genug ist, um ihre Gestalt als Gußform zu erhalten, aber flexibel genug, um sich bei Anlegen des Vakuums an das Bauteil anzuschmiegen. Zum Beispiel kann die integrierte Konstruktion 80 ein dünnes Stahlblech umfassen, wie beispielsweise 6,3 mm stark oder dünner. Die Kerne 82 und das Fasermaterial 84, 86, wie oben beschrieben, sind in dem Stahlblech eingekapselt. Löcher werden durch das Blech gebohrt, um Zugang zu den Fittings zu schaffen. Die Harzimprägnierung findet wie oben beschrieben statt. Die integrierte Konstruktion kann auch aus anderen, geeigneten Materialien gebildet werden, wie beispielsweise Gummi oder Silikon, oder ein dünnes Verbundflachmaterial, wie beispielsweise ein kunststoffbeschichtetes Metall.
9 illustriert eine weitere Gußform-Ausführungsform, bei der eine starre Gußform 90 mit einem flexiblen Deckel 92 abgedichtet ist, der beispielsweise aus einem Stahl- oder Kunststoffmaterial gebildet sein kann. Ein Bauteil, das die Kerne und das Fasermaterial wie oben beschrieben umfaßt, wird in der Vertiefung 94 angeordnet, die durch die starre Gußform definiert ist. Eine Vakuumnute 96 in dem Deckel umgibt das Bauteil. Löcher sind durch den Deckel oder die Gußform bereitgestellt, um Zugang zu Fittings für die Harzimprägnierung wie oben beschrieben zu bekommen. Während der Imprägnierung mit Harz unter Vakuum gibt der Deckel an den Rändern der Vakuumnute nach, um eine Verdichtung des Bauteils zu ermöglichen.
Der Harz, wie beispielsweise Polyester, Vinylester, Epoxid, Akryl oder Bismaleimid, läuft relativ schnell durch die Hauptspeiserinnen 14 und in die Mikronuten 18. Von den Mikronuten aus durchdringt der Harz das Fasermaterial 20, 22. Die Imprägnierung ergibt sich aus der Harzinfusion, die an der Kernoberfläche 16 ihren Ursprung hat und nach außen hin zur Außenfläche des Bauteils wandert. Das Fasermaterial auf benachbarten Kernoberflächen kann über eine Hauptspeiserinnen in einem der benachbarten Kerne imprägniert werden, wie in 3 und 4 angezeigt.
Die Querschnittsfläche der Hauptspeiserinnen und die Querschnittsfläche und die Abstände der Mikronuten sind optimiert, um eine geeignete Zeit bereitzustellen, um es dem Harz zu ermöglichen, das gesamte Fasermaterial vor dem Aushärten zu imprägnieren, ohne dabei Bereiche unimprägniert zu lassen. Eine typische Hauptspeiserinne kann eine Tiefe von 13 mm und eine Breite von 13 mm aufweisen, was eine Querschnittsfläche von 161 Quadratmillimetern ergibt. Typische Mikronuten können eine Tiefe von 3,2 mm und eine Breite von 3,2 mm aufweisen, was eine Querschnittsfläche von etwa 10 Quadratmillimetern ergibt. Die Mikronuten können einen Mittenabstand von 25 mm aufweisen. Diese Maße können verändert werden, um sich auf Verstärkungsfasermaterialien verschiedener Arten und/oder Stärken einzustellen. Auch kann die Querschnittsfläche der Hauptspeiserinnen vergrößert werden, falls das Bauteil besonders groß ist, um den Harz schneller zu allen Abschnitten des Bauteils zu verteilen. Auf ähnliche Weise können mehrere Hauptspeiserinnen 14 in einem Kern 12 bereitgestellt sein, wie in 10 angezeigt ist.
Weiterhin kann die Querschnittsfläche der Hauptspeiserinnen oder der Mikronuten verringert werden, um Strömungsverengungen zu erzeugen, um die Harzverweilzeit in einem bestimmten Bereich zu erhöhen. Die Harzverweilzeit kann auch erhöht werden, indem ein „Harzschmelzstück" in die Hauptspeiserinne eingelegt wird, die den Harzfluß zeitweilig blockiert. Das Schmelzstück löst sich nach einer bekannten Zeitspanne nach dem Kontakt mit dem Harz auf, die durch die Länge des Schmelzstücks vorbestimmt werden kann. Zum Beispiel ist bei einem Vinylesterharz ein Styrolschaum-Schmelzstück erfolgreich eingesetzt worden. Die Speiserinnen können auch enden, um den Haizfluß umzuleiten.
Die Hauptspeiserinnen 14 ermöglichen den Harzdurchfluß von einem Kern zu einem benachbarten Kern. Löcher können durch die Kerne bereitgestellt werden, um die Hauptspeiserinnen miteinander zu verbinden. Jede Hauptspeiserinne kann gleichzeitig mit Harz versorgt werden, womit parallele Kreisläufe erzeugt werden, oder in einer vorgeschriebenen Abfolge, womit serielle Kreisläufe erzeugt werden, was von der Geometrie und der Größe des zu imprägnierenden Bauteils abhängt.
Darüber hinaus können die Hauptspeiserinnen voneinander unabhängig sein, womit separate Kreisläufe erzeugt werden.
Nach der Imprägnierung wird dem Harz ausreichend Zeit zum Aushärten gelassen. Nach dem Aushärten sind die Mikronuten 18 mit erstarrtem Harz gefüllt. Dieser Harz stellt einen Schub-Veniegelungsmechanismus bereit, der die interlaminare Schertestigkeit der Verbindung zwischen dem faserverstärkten Verbundmaterial und dem Kern verbessert. Der in dem Nutennetz verbliebene Harz erhöht auch die Kräfte, die notwendig sind, die faserverstärkten Außenschichten vom Kern zu delaminieren.
Die tatsächliche Anordnung sowie die Form und Anzahl der Kerne hängt von dem gewünschten Fertigartikel ab. Zum Beispiel sind in 3 dreieckige Kerne 40 dargestellt. Die dreieckigen Kerne können Hauptspeiserinnen 14 besitzen, die in mindestens zwei Oberflächen bereitgestellt sind. Ein zentraler Kern 44 kann Hauptspeiserinnen in drei Oberflächen aufweisen. Mikronuten sind wie oben beschrieben in den Oberflächen bereitgestellt. Eine Vielzahl von dreieckigen Kernen kann zum Beispiel in einer Reihe angeordnet sein, um eine Plattform zu bilden. In diesem Beispiel wird Harz, der durch die Röhren 46 geliefert wird, in einer Reihenfolge imprägniert, wobei mit dem mittleren Kern begonnen und dann zu den Rändern hin fortgeschritten wird, wie es durch die schraffierten Bereiche 48 in 4 dargestellt ist.
Ein gekrümmter Kern 50 ist in 5 dargestellt. Der gekrümmte Kern 50 kann eine Hauptspeiserinne 52 in einer Oberfläche und ein Netzwerk von Mikronuten 54 aufweisen, die von der Speiserinne ausgehen und den Kern umgeben. Die gekrümmten Kerne können eingesetzt werden, um gekrümmte Konstruktionen wie beispielsweise Schiffskörper oder Bögen zu bilden.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 6 und 7 illustriert ist, ist ein Kern 60 mit einer Hauptspeiserinne 62 ausgestattet, wie oben beschrieben. Dann ist ein Verteilungsmedium 64 direkt auf den Kernflächen bereitgestellt. Das Medium umfaßt ein Netzwerk von offenen Durchgangswegen, die durch einen Aufbau gebildet sind, der in der Lage ist, diese Durchgangswege in einem offenen Zustand zu halten, während das Vakuum angelegt ist. Zum Beispiel kann das Medium umfassen sich kreuzende Filamente, die in einem Abstand zur Kernfläche gehalten werden, und zwar durch pfahlartige Glieder, die an jedem Filament-Schnittpunkt angeordnet sind, einer gitterartigen Konstruktion aus ausgerichteten Streifen oder aus einem lockeren Gewebe. Geeignete Verteilungsmedien sind zum Beispiel aus U.S. Patent Nr. 4,902,215 und 5,052,906 bekannt, die hierin durch Verweis mit aufgenommen sind. Ein Fasermaterial 66 wird dann wie oben beschrieben über das Verteilungsmedium gewickelt. Eine Vielzahl von Kernen sind angeordnet, um den gewünschten Fertigartikel zu bilden, und ein Vakuumbeutel 68 wird dann wie oben beschrieben über den Kernen und dem Fasermaterial angeordnet. Harzversorgungsröhren 70, die von einer Harzversorgung ausgehen, werden durch den Beutel 68 und das Fasermaterial 66 hindurch in die Fittings 72 in den Hauptspeiserinnen 62 eingeschoben. Die Versorgungsröhren 70 werden auf eine Art dicht an dem Vakuumbeutel angeordnet, die im Stand der Technik bekannt ist. Harz wird durch die Versorgungsröhren in die Hauptspeiserinnen eingespeist. Der Harz fließt relativ schnell durch die Hauptspeiserinnen und in das Verteilungsmedium. Von dem Verteilungsmedium aus durchdringt der Harz das Fasermaterial. Ein geeigneter Zeitinterval ist bereitgestellt, damit der Harz aushärten kann.
Harzverteilungsmedien gewähren eine gleichförmigere Harzflußfront als die Mikronuten. Aus diesem Grund sind Harzverteilungsmedien allgemein für kompliziertere Teile bevorzugt, wogegen Mikronuten zum Einsparen von Harz bevorzugt sind, da weniger Harz durch die Mikronuten fließt.
In einer weiteren Ausführungsform, illustriert in 11 bis 13, sind der Vakuumbeutel und die Gußform in ein einziges Werkzeug 102 integriert, das aus Texturblech 104 aus Metall gebildet ist, wie beispielsweise aus einem dünnen Stahlblech. Das Blech ist starr genug, um seine Gestalt als Gußform zu erhalten, aber flexibel genug, um sich bei Anlegen des Vakuums an das Teil anzuschmiegen oder unter Vakuum gegen das Teil gezogen zu werden, das während des Harzimprägnierungs-Verfahrens angelegt wird. Eine Blechdicke von 6,4 mm oder weniger hat sich als geeignet erwiesen. Ein Kunststoff- oder Verbundmaterial, wie beispielsweise ein kunststoffbeschichtetes Metall, das als ein Texturblech gebildet ist, kann auch eingesetzt werden.
Vorzugsweise ist die Textur durch eng beieinanderliegende, hochstehende Bereiche 108 auf einer Seite des Blechs 104 gebildet, denen entsprechende Vertiefungen auf der anderen Seite des Blechs gegenüberstehen. Die eng beieinanderliegenden, hochstehenden Bereiche 108 definieren dazwischen Täler 110, die ein Harzverteilungsnetz bilden. Zum Beispiel können die hochstehenden Bereiche eine allgemein secheckige Form aufweisen, deren längste Abmessung zwischen 9,5 mm und 11 mm liegt. Eine Taltiefe von annähernd 0,76 mm hat sich als geeignet erwiesen. Ein solches Texturblech kann leicht geformt werden und kann als handelsüblicher Artikel von Ardmore Textured Metal of Edison, New Jersey bezogen werden. Alternativ kann die Textur, falls gewünscht, auf einer einzigen Seite des Blechs so bereitgestellt werden, daß die hochstehenden Bereiche keine entsprechenden Vertiefungen auf der anderen Seite hervorrufen.
Das Blech wird in die gewünschte Form einer Gußform 112 gearbeitet, die einen Gußformhohlraum 118 besitzt, wobei die hochstehenden Bereiche des Blechs die Innenwände des Hohlraums bilden, wodurch sie auf den zu imprägnierenden Teil ausgerichtet sind. Hauptspeiserinnen 114 sind an den gewünschten Stellen direkt in das Blech 104 eingearbeitet und nicht, wie oben beschrieben, in die Kerne. Die Hauptspeiserinnen können die oben erörterten Abmessungen aufweisen. Vakuumauslaßrinnen 116 sind um den Außenrand des Werkzeuges herum gebildet.
Um ein Verbundbauteil zu bilden, wird ein Faserlagenaufbau innerhalb des Hohlraums 118 in direkter Nachbarschaft zu den Texturflächen des Werkzeuges angeordnet und das Werkzeug wird mit einem Klebeband oder einer anderen Dichtung, die im Stand der Technik bekannt sind, abgedichtet. Eine Ablöseschicht kann eingesetzt werden, falls die Textur nicht auf dem Bauteil verbleiben soll. Alternativ kann auf eine Ablöseschicht verzichtet werden, falls es erwünscht ist, daß die Textur auf der Oberfläche des Bauteils verbleiben soll. Das Bilden der Textur auf dem Bauteil gibt dem Bauteil etwas mehr Steifigkeit und kann auch aus ästhetischen Gründen erwünscht sein. Der Faserlagenaufbau kann Kerne umfassen, die wie oben beschrieben mit Fasermaterial umwickelt sind. Fittings werden in die Hauptspeiserinnen durch Löcher eingesetzt, die wie oben beschrieben in das Blech eingearbeitet sind. Ein Vakuum wird an das Innere des Werkzeuges angelegt und das Blech aus Texturmaterial wird so direkt gegen den Faserlagenaufbau gezogen, daß die Höhen der hochstehenden Bereiche den Faserlagenaufbau berühren, die Täler jedoch offen bleiben, so daß sie ein Netzwerk von schmalen, miteinander verbundenen Durchgangswegen bilden, durch welche der Harz fließen kann. Unter Vakuum wird der Harz zunächst in die Hauptspeiserinnen und dann in die Täler gesaugt. Von den Tälern aus kann der Harz das Fasermaterial völlig imprägnieren, wobei er schließlich zu den Vakuumauslaßrinnen am Außenrand fließt. Dem Harz wird ausreichend Zeit zum Aushärten gelassen. Nach dem Aushärten wird das Bauteil aus dem Werkzeug entfernt.
In einer altemativen Ausführungsform kann das Texturblech als Deckel in Verbindung mit einer herkömmlichen Gußform eingesetzt werden. Der Faserlagenaufbau wird auf der Gußformfläche angeordnet. Das Texturblech wird über dem Faserlagenaufbau angeordnet und auf beliebige, geeignete Art dicht an der Gußform befestigt. Zusätzliche Harzverteilungsmedien müssen eventuell direkt neben den herkömmlichen Gußformflächen verwendet werden. Harzimprägnierung findet wie oben erörtert statt.
Das Texturblech kann auch als Muttergußform eingesetzt werden, die dazu verwendet wird, Werkzeuge aus anderen Materialien herzustellen, wie beispielsweise Keramik. Dieses Werkzeug wird dann als Gußform in dem Harzimprägnier-Verfahren eingesetzt. In diesem Fall umfaßt das Blech eine Negativform des Werkzeuges; d. h. die Seite des Blechs mit den Vertiefungen wird verwendet, um des Werkzeug zu bilden. Das sich ergebende Werkzeug besitzt die Konfiguration der hochstehenden Bereiche, die durch Täler voneinander getrennt sind, die ein Harzverteilungsmedium bilden, wie oben beschrieben. Eine Keramikgußform gibt allgemein nicht nach, um sich an das unter Vakuum stehende Bauteil anzuschmiegen. In diesem Fall wird ein separater Vakuumbeutel in Verbindung mit der Gußform eingesetzt, was im Stand der Technik bekannt ist.
Die Erfindung ist nicht dadurch eingeschränkt, was im einzelnen dargestellt und beschrieben worden ist, sondern nur dadurch, was in den angefügten Ansprüchen angezeigt ist.

Claims

Unitäre Verbundkonstruktion mit einem Kern (12) mit einer Umfangsfläche (16) und einer Speiserinne (14), die so ausgebildet ist, daß sie quer über zumindest einem Teil der Umfangsfläche (16) des Kerns (12) liegt; einem Harzverteilungsnetz (18, 64); einem Fasermaterial (20), das den Kern (12) und die Speiserinne (14) in der Kern-Umfangsfläche (16) bedeckt; einem gehärteten Harz, das das Fasermaterial (20), die Speiserinne (14) und das Harzverteilungsnetz (18, 64) imprägniert, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzverteilungsnetz (18, 64) an die Kern-Umfangsfläche (16) und die Speiserinne (14) angrenzt und daß das Fasermaterial (20) das Harzverteilungsnetz (18, 64) bedeckt.
Konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzverteilungsnetz ein Netz aus in dieser Fläche des Kerns ausgebildeten Nuten aufweist, die von der Speiserinne aus verlaufen, wobei die Nuten eine kleinere Querschnittsfläche als die Speiserinne haben.
Konstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten quer zu der Speiserinne angeordnet ist.
Konstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Nuten so um den Kern laufen, daß eine Schleife entsteht, die an der Speiserinne beginnt und endet.
Konstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzverteilungsnetz ein Harzverteilungsmedium aufweist, das an die Umfangsfläche des Kerns angrenzend verlegt ist.
Konstruktion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzverteilungsmedium sich kreuzende Filamente aufweist, die mit an jedem Filament-Schnittpunkt angeordneten pfahlartigen Gliedern, einer gitterartigen Konstruktion aus ausgerichteten Streiften oder einem lockeren Gewebe in einem Abstand von der Kernfläche gehalten werden.
Konstruktion nach Anspruch 2, die weiterhin eine Vielzahl der Kerne aufweist, von denen jeder eine Umfängsfläche und eine in dieser Fläche ausgebildete Speiserinne hat, die über die gesamte Länge des Kerns verlaufen, wobei die Kerne nebeneinander angeordnet sind.
Konstruktion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne nebeneinander angeordnet sind, wobei im Allgemeinen jede der Speiserinnen ausgerichtet ist.
Konstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein Schaummaterial aufweist.
Konstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern Balsaholz aufweist.
Konstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern Beton aufweist.
Kern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen Klotz mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Kern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen Klotz mit einem im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist.
Konstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen Klotz mit einer gekrümmten Fläche aufweist.