DE69706651T2

DE69706651T2 - Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten dreidimensionalen Gegenstandes

Info

Publication number: DE69706651T2
Application number: DE69706651T
Authority: DE
Inventors: Henning Bak; Torben Vestergaard
Original assignee: COMFIL APS SPENTRUP
Current assignee: Comfil Aps Spentrup Dk
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2017-06-11
Also published as: ES2160282T3; US6054003A; JPH1110667A; EP0884153A1; EP0884153B1; DE69706651D1

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten dreidimensionalen Produkts aus einem Kunststoffmaterial unter Verwendung einer Form, in der das Produkt geformt wird. Dieses ebene Laminat umfasst Verstärkungsfasern und ein Kunststoffmatrix-Material.
Verfahren der in der Einleitung erwähnten Art sind bekannt. Während der Ausbildung einer dreidimensionalen Gestalt ist das gebildete ebene Laminat nicht in der Form befestigt, in der es abgelagert ist. Wenn kurze oder geschnittene Fasern zur Verstärkung des Kunststoffmaterials verwendet werden, wird das Material normalerweise nicht befestigt.
Infolgedessen ist es nicht möglich, die. Ausrichtung und Verteilung der Fasern zu steuern, wenn dem Produkt eine dreidimensionale Form verliehen wird. Infolgedessen besitzt das dreidimensionale Endprodukt nicht immer gut definierte Materialeigenschaften durch sein Ausmaß hindurch.
Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen ein ebenes Laminat teilweise in allen Richtungen befestigt ist, so dass eine Verschiebung des abgelagerten Materials möglich ist, wenn ihm eine dreidimensionale Form verliehen wird.
Ein derartiges Potential zur Verschiebung des Materials bedeutet, dass die Ausrichtung der Verstärkungsfasern im Endprodukt nicht der Ausrichtung entspricht, die den Verstärkungsfasern in dem abgelagerten ebenen Laminat, bevor ihm eine dreidimensionale Form verliehen wird, gegeben wurde. Infolgedessen gibt es im dreidimensionalen Endprodukt einen größeren Abstand zwischen den einzelnen Verstärkungsfasern, wenn einem Gegenstand eine dreidimensionale Form, welche sich von einer ebenen Ablagerung unterscheidet, verliehen wird. Infolgedessen fällt bei gleicher Materialdicke durch die Oberfläche des Gegenstandes der prozentuale Gehalt an Verstärkungsfasern ab und wird um so weniger, je größer der Abstand von einem ebenen Laminat wird. Als Ergebnis dieses geringeren Gehalts an Verstärkungsfasern tritt in derartigen Teilen des Endprodukts eine abfallende Festigkeit auf.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Herstellung eines dreidimensionalen Produkts stattfinden kann, indem man eine Anzahl von Schichten auf einer dreidimensionalen Form ablagert, wie z. B. in U.S.-A-4.404.156 und U.S.-A- 5.312.579 beschrieben. Jedoch wird als ein Verfahren für eine industrielle Massenproduktion vorzugsweise das Verfahren angewandt, bei dem ein ebenes Laminat anfänglich gebildet wird, dem sodann seine dreidimensionale Form durch Pressen/Tiefpressen des zuvor gebildeten Laminats verliehen wird.
WO 95/35200 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten dreidimensionalen Produkts, umfassend das Ablegen langer Fasern in einer Form, die aus einem Rahmen besteht, in dem ein Trägernetz für die Fasern aufgehängt ist. Die einzelnen Schichten eines gebildeten ebenen Laminats werden auf solch eine Weise in die richtige Lage gebracht, dass lediglich ein erstes Ende auf einer Rahmenseite befestigt wird. Diese ersten Enden werden an verschiedenen Rahmenseiten befestigt. Nach diesem Verfahren ist es möglich, dem Produkt in einem Pressverfahren seine dreidimensionale Form zu verleihen, um eine praktisch gleichmäßige Verteilung der Fasern zu erhalten, auch in Bereichen, welche der längsten Bewegung weg vom ursprünglichen ebenen Laminat unterworfen sind. Leider ermöglicht dieses Verfahren lediglich das Ablegen von Schichten und Verstärkungsmaterial, die über das ganze Trägernetz gleichförmig sind.
Infolgedessen besteht ein Bedürfnis für ein Verfahren, welches die Herstellung von faserverstärkten dreidimensionalen Formkörpern mit definierten Bereichen einer höheren Verstärkung ermöglicht.
Vorliegende Erfindung ist in erster Linie für dieses Verfahren beabsichtigt, jedoch kann das Verfahren auch bei der Herstellung von ebenen Produkten oder im wesentlichen ebenen Produkten angewandt werden, wobei es möglich ist, Bereiche mit einem höheren Grad an Verstärkungsmaterial bereitzustellen. Auf diese Weise können dem Endprodukt verschiedene mechanische Eigenschaften wie unterschiedliche Festigkeiten in unterschiedlichen Richtungen verliehen werden.
GB 2 268 699 A beschreibt eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Formung eines faserverstärkten Kunststofflaminats, umfassend einen Tisch für ausgelegtes Verstärkungsmaterial (layup table) mit einem Blech aus einem Material, das die Auslegungsoberfläche definiert, wobei das Blech aus dem Material elastisch deformierbar ist und durch eine Reihe voneinander im Abstand befindlichen Hebevorrichtungen getragen wird, wobei die im Abstand voneinander befindlichen Hebevorrichtungen hinsichtlich ihrer Höhe in einer programmierten Folge einstellbar sind, während der Tisch das ausgelegte Verstärkungsmaterial trägt, wodurch das ausgelegte Verstärkungsmaterial auf eine zuvor festgelegte Weise zu einer gewünschten Form verformt wird.
GB 2 268 699 A offenbart ein Verfahren zur Bildung eines faserverstärkten Kunststofflaminats, welches folgende Stufen umfasst: Legen von faserverstärkenden Schichten zusammen mit einem Kunststoffmatrixmaterial auf eine im wesentlichen flache Oberfläche unter Bildung eines aufgelegten Verstärkungsmaterials, Anwendung von Wärme auf dieses, und Deformierung der Oberfläche, wodurch das aufgelegte Material thermisch zu einer erwünschten Gestalt geformt wird.
Um das faserverstärkte Kunststofflaminat zu formen, werden die Hebevorrichtungen in einer Richtung weg vom Boden und in einer Richtung nach oben bewegt. Dieses Verfahren eignet sich für die Herstellung von Flugzeug- Tragflächenhäuten, d. h. Körpern mit einer mehr oder weniger ausgesprochenen Krümmung. Dieses Dokument offenbart jedoch nicht Formverfahren, durch welche ein Körper durch Pressvorrichtungen gebildet wird, wie es bei vorliegender Erfindung der Fall ist.
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten dreidimensional geformten Produkten, umfassend folgende Stufen:
a) Ablegen eines Matrix- und Verstärkungsmaterials zur Bildung eines Laminats auf einem Trägernetz, welches in einem Rahmen durch
Befestigungskomponenten befestigt ist,
b) Erwärmen des Laminats der Stufe a),
c) Pressen des erwärmten Laminats der Stufe b) in die erwünschte dreidimensionale Gestalt
d) Ablösendes dreidimensional geformten Gegenstands der Stufe c),
e) Entnahme des dreidimensional geformten Gegenstands der Stufe d) aus der Form; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass
f) das Laminat gemäß Stufe a) definierte Bereiche einer höheren Verstärkung umfasst, welche Bereiche höherer Festigkeit im dreidimensionalen Formkörper entsprechen, und
g) der Rahmen gemäß Stufe a) ein Positionierungsrahmen ist, welcher ermöglicht, das Laminat in der Form in eine geeignete Lage zu bringen.
Eine Vorrichtung zur Verwendung bei dem Verfahren umfasst einen Rahmen mit einer Anzeigekomponente und ermöglicht infolgedessen, den Rahmen in der Form in die richtige Lage zu bringen. Eine derartige Anzeigekomponente kann mechanisch, physikalisch, elektrisch oder optisch sein. Eine solche Vorrichtung ist auch durch die Erfindung abgedeckt und wird weiter unten beschrieben.
In Stufe a) vorliegender Erfindung kann das Laminat durch Ablegen einzelner Schichten auf einem Trägernetz gebildet werden. Diese Trägernetze sind in WO95/35200 beschrieben. Das Trägernetz kann aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, einschließlich aus einem ein thermoplastisches Polymermaterial, wie z. B. Polyester oder Polyolefin, umfassenden Hybridgarn, welches eine weitere Verarbeitung erlaubt.
Das Trägernetz ist im Rahmen durch solche Befestigungskomponenten, wie sie in WO95/35200 beschrieben sind, befestigt. Ferner sind die Befestigungskomponenten als Federnadeln (spring needle) ausgebildet. Eine derartige Federnadel besitzt den Vorteil, dass sie leicht bei der Massenprodukten der zuvor beschriebenen dreidimensionalen Formkörper verwendet werden kann. Diese Konstruktion ermöglicht eine automatische Freigabe des Trägernetzes durch eine Federkraft. Es wird bevorzugt, dass die Befestigungskomponenten in Form einer Federnadel ausgebildet ist, wobei diese Nadel, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, die Form eines Hakens haben.
Das gebildete Laminat umfasst mindestens ein Matrixmaterial und/oder Verstärkungsmaterial. Dieses Material kann in Form einzelner Schichten angeordnet sein.
Das Matrixmaterial kann ein beliebiges thermoplastisches Polymer oder ein härtender Kunststoff sein. Geeignete Matrixmaterialien sind in WO 95/35200, DE-A- 196 25 800, DE-A-196 25 798, DE-A-196 25 785, DE-A-196 25 797 und DE-A 196 25 786 beschrieben, die durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen sind. Das Matrixmaterial kann in Form eines Textilstoffs, d. h. eines Gewebes, Wirrfaservlieses oder gestrickten Textilstoffmaterials vorliegen. Geeignete Beispiele für die Form, in der das Matrixmaterial benutzt werden kann, sind in WO 95/35200, DE-A- 196 25 800, DE-A-196 25 798, DE-A-196 25 786, DE-A-196 25 797 und DE-A-196 25 785 beschrieben, welche durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen werden.
Das Verstärkungsmaterial liegt vorzugsweise in Faserform oder in Form eines Textilmaterials, das diese Fasern umfasst, vor. Das Verstärkungsmaterial kann ein beliebiges organisches oder anorganisches Material oder Gemische derselben sein. Beispiele für geeignete organische und anorganische Materialien sind in WO 95/35200, DE-A-196 25 800, DE-A-196 25 798, DE-A-196 25 785, DE-A- 196 25 797 und DE-A-196 25 786 beschrieben, welche durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung einbezogen werden. Bevorzugte Verstärkungsmaterialien sind Glasfaser, Kohlenstofffaser, Aramidfaser, Metallfaser oder deren Gemische mit einem thermoplastischen Polymeren, das sogenannte Hybridgarn.
Der Grad und die Lage der Verstärkung kann auf verschiedene Weise gesteuert werden. Es ist möglich, zum Aufbau von Kreuzungspunkten des Verstärkungsmaterials Fasern, Garne oder Streifen zu benutzen, um einen höheren Verstärkungsgrad zu haben. Dieses Verfahren wird durch Fig. 3B, 3C und 3D veranschaulicht. Fig. 3B und 3C zeigen Verstärkungsgarne, welche Kreuzungspunkte bilden. Derartige Kreuzungspunkte haben einen höheren Verstärkungsgrad. Die Faser, das Garn und die Streifen sind bei den Befestigungskomponenten des Rahmens befestigt. Eine andere Möglichkeit, die Verstärkung zu steuern, ist das Ablegen von verstärkendem Textilmaterial wie in Fig. 3E und 3F gezeigt. Eine derartige Verstärkungsschicht kann am Trägernetz (Fig. 3A) oder einer vorhergehenden Schicht durch Schweißen, Nadeln oder ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren befestigt werden, das das Material befestigt. Es wird auch bevorzugt, die Verstärkungsschicht mit einem Garn oder einer Faser unter Bildung einer Sandwich-Struktur oder eines aufeinander geschichteten Laminats zu befestigen, wie in Fig. 3E dargestellt ist.
Das wesentliche Merkmal vorliegender Erfindung ist, dass der Grad und die Lage der Verstärkung im ebenen Laminat einer speziellen Lage des dreidimensional geformten Gegenstands entspricht. Dies kann gesteuert werden, indem man die einzelnen Schichten auf dem in einem Rahmen, der eine Anzeigekomponente hat, befestigten Trägernetz ablegt. Diese Anzeigekomponente des Rahmens ermöglicht nur eine spezielle Lage des Rahmens in der Form.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist, das durch das im vorliegenden beschriebene Verfahren es möglich ist, Bereiche mit unterschiedlicher Morphologie zu schaffen. Dies bedeutet, dass das Aussehen oder die Ausführung des Endgegenstandes gesteuert werden kann, wie z. B. durch gefärbte Fasern usw. Ferner ist es möglich, ein sogenanntes Grundierungsmaterial dem Laminatmaterial zuzugeben, um eine bessere Haftung der nachfolgenden Schichten zu erreichen. Es ist auch möglich, andere Materialien mit unterschiedlichem physikalischen und/oder chemischem Verhalten einzuarbeiten, um den dreidimensional geformten Gegenstand zu verbessern oder einfach, um das Aussehen des dreidimensional geformten Gegenstands zu verändern.
Die Anordnung des Laminats wird in der Form mittels der Befestigungskomponenten des Pressrahmens und der Form, beispielsweise wie in WO 95/35200 beschrieben, befestigt.
Sodann wird gemäß Stufe b) des beanspruchten Verfahrens das Laminat auf die Verarbeitungstemperatur erwärmt, die an das ausgewählte Matrixmaterial angelegt wird. Das Erwärmen setzt eine chemische Umsetzung im Matrixmaterial in Gang, wenn ein härtender Kunststoff verwendet wird. Bei Benutzung thermoplastischer Matrixmaterialien wird das Laminat bei der Verarbeitungstemperatur des ausgewählten Matrixmaterials gehalten, bis die Verfestigung während des Pressens vollständig ist Das Erwärmen kann stufenweise oder in verschiedenen Heizvorrichtungen, d. h. durch eine Berührungsheizvorrichtung vorgenommen werden, um ein thermisches Schrumpfen des Materials zu verhindern. Im Falle dass das Laminat keine gleichmäßige Dicke hat, wird es bevorzugt, eine Berührungsheizvorrichtung mit einer Profilheizplatte zu verwenden, welche die ungleichmäßige Dicke des zu erwärmenden Laminats widerspiegelt. Eine derartige Berührungsheizvorrichtung mit Profilheizplatten ist in Fig. 4 dargestellt. Es wird ferner bevorzugt, lediglich das Trägernetz und das Laminat aus wirtschaftlichen Gründen zu erwärmen. Auch ist es möglich, das Trägernetz und Laminat zusammen mit dem Rahmen zu erwärmen.
Bevorzugt wird, dass das Laminat durch ein Berührungserwärmen zwischen zwei auf eine Temperatur unmittelbar unterhalb der Klebetemperatur des Kunststoffs erwärmten Oberflächen, wie in WO 95/35200 beschrieben, erwärmt wird. Jedoch ist die Temperatur so hoch wie möglich, ohne dass das Material an den hierbei verwendeten Heizflächen anklebt.
Nach diesem Erwärmen wird das Trägernetz mit dem hierauf abgelegten Laminat einer weiteren Verfahrensstufe zugeführt, in der das Laminat auf die Verfahrenstemperatur erwärmt wird, vorzugsweise in einem Heißluftofen. Das Erwärmen auf die Verfahrenstemperatur kann aber auch mittels anderer Wärmequellen stattfinden, wie z. B. durch Strahlungswärme-, Ultraschall- und/oder Hochfrequenz-Heizvorrichtungen.
Das so erwärmte Laminat wird sodann einer Verfahrensstufe, wie in Fig. 6, 7 und 8 von WO 95/35200 gezeigt, zugeführt. In dieser Stufe wird der Trägerrahmen mit dem abgelegten Laminat zwischen einen Pressrahmen eingeführt, welcher einen positiven Formteil und eine untere Form umfasst, welche einen negativen Formteil aufweist. Das Bringen des Rahmens in die richtige Lage wird durch die Anzeigekomponenten des Rahmens bewirkt. Das Trägernetz wird von der vorhergehenden Verfahrensstufe und durch eine nachfolgende Verfahrensstufe mittels einer den Rahmen tragenden Transportvorrichtung transportiert. Die Transportvorrichtung umfasst in einem solchen gegenseitigen Abstand angebrachte Schienen, dass das geformte Laminat in der Mitte des Trägernetzes in einem Abstand von den Rahmenseiten liegt, die auf der Transportvorrichtung aufliegen. Somit ist Raum für die Erwärmungselemente in der Gestalt der Heizflächen und des Heißluftofens, um das gesamte Laminat zu umkreisen, ohne dass der Rahmen und die Transportvorrichtung zu kreisen sind.
Nachdem das Laminat zwischen dem Pressrahmen und der Form in die richtige Lage gebracht wurde, wird der Pressrahmen abwärts in Richtung der Form bewegt. Dies betätigt die Befestigungskomponenten in der Gestalt von zusammenarbeitenden Oberflächen auf dem Pressrahmen und einer Oberfläche der Form. Diese Situation ist in Fig. 7 von WO 95/35200 veranschaulicht. Zur gleichen Zeit, wenn das Laminat durch die Befestigungskomponenten befestigt wird, wird das Trägernetz vom Rahmen abgelöst.
Die nachfolgende Verfahrensstufe wird in Fig. 8 von WO 95135200 gezeigt, wo dem Produkt seine dreidimensionale Form gegeben wird, wenn der Pressrahmen weiter nach unten in Richtung der Form verschoben wird, so dass der positive Formteil in den negativen Formteil eingeführt wird, wobei das zwischen diesen befindliche Laminat gleichzeitig seine dreidimensionale Form erhält. Beim Schließen der Form verfestigt sich das Laminat 18 in seine Endform. Dies findet innerhalb sehr weniger Sekunden statt.
Wenn ein Druck angelegt wird (Stufe c)) treten die einzelnen Schichten des abgelegten Laminats in enge Berührung miteinander, und da sich zur gleichen Zeit das Matrixmaterial während des Pressens verfestigt, nimmt das Produkt seine dreidimensionale Form an. Während dieser Formgebung sind die Verstärkungsfasern, -garne und/oder -streifen befestigt, weshalb sie ihre Ausrichtung und Lage während und nach der dreidimensionalen Formgebung beibehalten. Auch in dem Bereich, dem der größte Abstand vom ursprünglichen ebenen Laminat weg verliehen wird, sind die Fasern gleichmäßig durch die Produktoberfläche hindurch verteilt. Als Ergebnis hiervon können in dem gebildeten dreidimensionalen Produkt bessere und besser definierte mechanische Eigenschaften erhalten werden.
Danach wird der dreidimensional geformte Körper abgelöst (Stufe d) und der Form entnommen (Stufe e).
Im Verfahren kann ein härtender Kunststoff oder ein Thermoplast verwendet werden. Das Erwärmen muss auf verschiedene Temperaturen vorgenommen werden und dient unterschiedlichen Zwecken, welche dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind. Wenn ein härtender Kunststoff verwendet wird, so besteht oft das Erfordernis eines Erwärmens zur Einleitung des chemischen Verfestigungsverfahrens des Laminats. Wenn ein Thermoplast verwendet wird, ist das Erwärmen zum Erreichen des eigentlichen chemischen Verfahrens der Laminatverfestigung erforderlich.
Die Auswahl des Temperaturintervalls und der Verfestigungszeiten hängt von den ausgewählten Materialien ab. Da dies dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist, wird eine detailliertere Beschreibung hiervon nicht gegeben.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird das Trägernetz aus den gleichen Verstärkungsfasern gebildet, welche mit der gleichen Matrix, die in der Faseranordnung verwendet wird, vermischt sind. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Trägernetz, das aus dem Rahmen, wie zuvor beschrieben, abgelöst ist, einen Teil des dreidimensionalen Fertigprodukts bildet, ohne im Endgewebe sichtbar zu sein. Es ist auch möglich, ein Trägernetz anderer Arten von Verstärkungsfasern zu verwenden. Das Trägernetz wird vorteilhafterweise mittels Zufuhr auf Rotten gebildet, welche an einer Seite und einem Ende des Trägerrahmens angeordnet sind und die automatisch quer zum Trägerrahmen entweder gemäß einem Muster, um eine einzige kontinuierliche Faser auf die gleiche Weise wie ein Tennisschläger bespannt ist, zu bilden oder nur, um eine oder zwei benachbarte Fasern im Trägernetz bereit zu stellen. Es ist unwesentlich, wie das Trägernetz auf dem Rahmen gebildet wird. Dies kann auch manuell stattfinden. Es ist jedoch wichtig, dass der Trägerrahmen mit den Befestigungskomponenten oder ähnlichen Komponenten versehen ist, die es möglich machen, das Trägernetz während des Verfahrens zu befestigen und abzulösen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die verwendete Form häufig polygonal, vorzugsweise viereckig. Es ist jedoch möglich, Formen mit irgend einer Außenkontur zu verwenden.
Im Falle, dass die lokale Verstärkung des Laminats zu einem Laminat mit unterschiedlicher Dicke führt, ist es möglich, eine Form zu verwenden, welche die unterschiedlichen Dicken widerspiegeln.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Verfahren zur industriellen Anwendung geeignet. Eine Anzeigeeinrichtung, welche ermöglicht, den Rahmen und das Laminat in der Form in die richtige Lage zu bringen, und ist mit einem aufgehängten Trägernetz versehen, bei dem jeder Faden des Netzes vorzugsweise aus Verstärkungsfasern besteht, welche mit der gleichen Matrix, wie sie bei der Faseranordnung verwendet wurde, vermischt sein können. Der Netzfaden kann aber auch aus reinen Verstärkungsfasern zusammengesetzt oder mit einer fremden Matrix vermischt sein, welche sich von der bei der Faseranordnung verwendeten Matrix unterscheidet. Eine einfache Struktur wird erhalten, wobei das abgelegte Laminat durch verschiedene Stationen geführt werden kann, in denen das Verfahren gleichzeitig mit dem Eintritt des Trägernetzes als Teil des Endprodukts ausgeübt wird. Da das Produkt auf dem Trägernetz abgelegt wird, und die Form sowie der Pressrahmen, der ein geringeres Ausmaß als der Trägerrahmen hat, die Befestigungskomponenten umfasst, ist die Handhabungsausrüstung vereinfacht. Somit ist es möglich, eine Oberfläche der Form, welche mit einer Oberfläche des Pressrahmens, der gleichzeitig benutzt wird, um dem Produkt seine dreidimensionale Form zu geben, zusammenarbeitet, zu benutzen. Wenn nach dem Erwärmen das Produkt gepresst und gleichzeitig, wie zuvor beschrieben, gesichert ist, kann das Trägernetz vom Trägerrahmen losgelöst werden und in das Endprodukt eintreten, wenn der Pressrahmen auf dieses nach unten drückt und das Laminat an den Halteflächen einer Form hält. Wenn das Trägernetz aus Verstärkungsfasern zusammengesetzt ist, welche denjenigen, die für das Produkt verwendet wurden, entsprechen, wird eine besonders bevorzugte Anwendung des Verfahrens erhalten.
Die dreidimensional geformten Gegenstände sind in der Flugzeug- und Kraftfahrzeugindustrie brauchbar.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Vorliegende Erfindung wird nun in weiteren Einzelheiten nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
Fig. 1 zeigt das bevorzugte Befestigungselement in Form einer Federnadel, wobei diese in Form eines Hakens (1) ausgebildet ist. Eine mechanische Kraft (vergl. den Pfeil) überwindet die Federkraft der Feder (2) und öffnet das Trägernetz und das befestigte Verstärkungsmaterial bzw. löst diese.
Fig. 2 zeigt das bevorzugte Befestigungselement in Form einer Federnadel, wobei diese Nadel in Form eines Haken ausgebildet ist. Das Fehlen einer mechanischen Kraft schließt und befestigt das Trägernetz und das Verstärkungsmaterial infolge der durch die Feder ausgeübten Federkraft.
Fig. 3A zeigt ein Trägernetz (3, das im Rahmen (4) durch die Befestigungskomponenten (5) befestigt ist.
Fig. 3B zeigt im Anschluß an Fig. 3 A Verstärkungsgarne (6), die durch Befestigungskomponenten (5), welche Kreuzungspunkte (7) bilden, befestigt sind. Diese Kreuzungspunkte sind der Bereich (vgl. den Kreis) mit einem höheren Verstärkungsgrad (8).
Fig. 3C zeigt wie Fig. 3B Verstärkungsgarne (6); welche durch Kreuzungspunkte (7) bildende Befestigungskomponenten (5) befestigt sind. Diese Kreuzungspunkte sind die Bereiche (vgl. den Kreis) mit einem höheren Verstärkungsgrad (8).
Fig. 3D zeigt im Anschluss an Fig. 3C Verstärkungsstreifen (9), die durch Befestigungskomponenten befestigt sind.
Fig. 3E zeigt zwei Textilschichten (10) (hellgrau) und (11) (dunkelgrau) als Verstärkungsmaterial. Diese Schichten (10) und (11) sind durch ein weiteres Garn (12) befestigt.
Fig. 3F zeigt zwei Textilschichten (10) (hellgrau) und (11) (dunkelgrau) als Verstärkungsmaterial. Diese Schichten (10) und (11) sind insgesamt oder gerade in den Punkten (13), z. B. durch Verkleben, Nadeln und/oder Schweißen, befestigt.
Fig. 4 zeigt eine Berührungsheizvorrichtung (14) mit austauschbaren Heizplatten (15). Der Umriss der Heizplatte (15) entspricht der ungleichmäßigen Dicke des zu erwärmenden Laminats.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnungen wurden identische oder entsprechende Elemente durch die gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht im Zusammenhang mit jeder Figur detailliert beschrieben.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten dreidimensional geformten Produkten, umfassend folgende Stufen:

a) Ablegen eines Matrix- und Verstärkungsmaterials unter Bildung eines Laminats auf einem Trägernetz (3), das in einem Rahmen (4) durch Befestigungskomponenten (5) befestigt wurde,

b) Erwärmen des Laminats der Stufe a),

c) Pressen des erwärmten Laminats der Stufe b) in die erwünschte dreidimensionale Gestalt,

d) Ablösen des dreidimensional geformten Gegenstands der Stufe c)

e) Entnehmen des dreidimensional geformten Gegenstands der Stufe d) aus der Form,

dadurch gekennzeichnet, dass

f) das Laminat gemäß Stufe a) definierte Bereiche einer höheren Verstärkung umfasst, welche definierten Bereichen höherer Festigkeit im dreidimensional geformten Gegenstand entsprechen, und

g) der Rahmen gemäß Stufe a) ein Positionierungsrahmen ist, welcher ermöglicht, das Laminat in eine richtige Lage in der Form zu bringen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Verstärkungsfasern Glasfasern, Kohlenstofffasern und/oder Aramidfasern umfassen.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Verstärkungsfasern Hybridgarn sind.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Matrixmaterial ein thermoplastisches Material ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Matrixmaterial ein härtender Kunststoff ist.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Bereiche höherer Verstärkung durch Kreuzungspunkte (7) von Verstärkungsgarnen (6) gebildet sind.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Bereiche höherer Verstärkung durch Verstärkungsstreifen (9) gebildet sind.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Bereiche höherer Verstärkung durch Verstärkungsschichten (10, 11) gebildet sind.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Trägernetz Hybridgarn umfasst.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Positionierungsrahmen eine mechanische, physikalische, elektrische oder optische Anzeigevorrichtung aufweist, welche ermöglicht, den Rahmen und das Laminat in der Form in die richtige Lage zu bringen.

11. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Trägernetz durch Federnadeln mit einem Haken (1) befestigt wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Verstärkungsmaterial im Laminat oder auf dem Trägernetz insgesamt, teilweise oder in Punkten durch Nadeln, Schweißen und/oder Kleben befestigt ist.

13. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Verstärkungsmaterial durch ein zusätzliches Netz befestigt ist.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem das Netz Verstärkungsmaterial umfasst.

15. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem das Netz Hybridgarn umfasst.

16. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Erwärmen des Laminats in einer Berührungsheizvorrichtung (14) durchgeführt wird, welche Profilheizplatten (15) aufweist, welche der Dicke des Laminats entsprechen.