Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus Fasermaterial Method and device for producing molded parts from fiber material
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Formteile aus Fasermaterial unter Verwendung einer mehrteiligen Form, deren Innenseite zumindest teilweise die Kontur des Formteiles bestimmt, wobei die Fasern durch eine Luftströmung über zumindest eine Düse in die Form eingeblasen werden und die Luft sodann durch Öffnungen der Form entweicht, so dass sich die Fasern an der Innenseite der Form anlagern, worauf die Fasern gegebenenfalls lokal verdichtet werden, bevor sie - vorzugsweise durch Wärmezufuhr - miteinander verklebt und schließlich als Formteil aus der geöffneten Form entnommen werden. The invention relates to a method and apparatus for producing three-dimensional molded parts made of fiber material using a multi-part mold whose inside at least partially determines the contour of the molded part, wherein the fibers are injected through an air flow through at least one nozzle in the mold and the air then through Openings of the mold escapes, so that the fibers attach to the inside of the mold, whereupon the fibers are optionally locally compressed before they are - preferably by heat supply - glued together and finally removed as a molded part from the opened mold.
Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind durch die DE 10324735 und DE 10 2007054424 bekannt geworden. Der Inhalt dieser Schriften wird auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht, um Wiederholungen zu vermeiden. Such devices and methods have become known from DE 10324735 and DE 10 2007054424. The content of these documents is also made the subject of the present application in order to avoid repetition.
In der DE 102011 009137 wird die Herstellung von Faserformteilen durch Ein- blasen von Fasern in eine Form beschrieben, bei dem die Luftströmung, die aus der Form herausströmt, durch verschließbare Auslassöffnungen gesteuert wird. In der Form können Siebplatten mit Durchströmlöchern angeordnet sein, um einerseits die Fasern des Fasermaterials in der Form zurückzuhalten und andererseits eine Durchströmung mit der Gebläseluft zu ermöglichen. DE 102011 009137 describes the production of fiber molded parts by blowing fibers into a mold in which the air flow which flows out of the mold is controlled by closable outlet openings. In the form sieve plates can be arranged with flow-through holes, on the one hand to retain the fibers of the fiber material in the mold and on the other hand to allow a flow through the air blower.
Aus der US5569425 ist ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung von Faserformteilen bekannt, bei dem nach dem Einfüllen einer vorgesehenen Fasermenge in eine Form rechenartig angeordnete Gasverteilrohre in den Formraum eindringen, über die das Faserkissen mit Heißluft beaufschlagt wird, bis eine gewünschte Vernetzungstemperatur der Fasern erreicht ist. Anschließend erfolgt eine Durchleitung von Kaltluft, um die Taktzeit zu verkürzen.
In der EP 0837168 wird ein Verfahren zum Herstellen einer Polsterstruktur beschrieben, bei dem Fasern in eine mehrteilige Form gefüllt und anschließend durch Hitzeeinwirkung verschmolzen werden. Die Form weist in einem oberen Bereich verfahrbare Formwände auf, mittels derer unterschiedliche Verdichtungsgrade erzielt werden können. From US5569425 a method and a corresponding apparatus for the production of fiber molded parts is known in which penetrate after filling an intended amount of fiber into a form rumen-like arranged gas distribution pipes in the mold space over which the fiber pad is subjected to hot air to a desired crosslinking temperature of the fibers is reached. Subsequently, a passage of cold air takes place in order to shorten the cycle time. In EP 0837168 a method for producing a cushion structure is described in which fibers are filled into a multi-part mold and then fused by the action of heat. The mold has movable mold walls in an upper region, by means of which different degrees of compaction can be achieved.
Soweit in dieser Anmeldung von einer mehrteiligen Form gesprochen wird, soll dies auch temporäre Hilfsformen einschließen, die nur zeitweise, insbesondere zur Steuerung der Dichtverteilung im späteren Formteil eingesetzt werden. As far as spoken in this application of a multi-part form, this should also include temporary auxiliary forms that are used only temporarily, especially for controlling the density distribution in the later molding.
Dreidimensional ausgeprägte Formteile aus Fasermaterial werden insbesondere in der Automobilindustrie eingesetzt. Sie dienen meist zur Schalldämmung und werden beispielsweise zur Verkleidung des Fahrzeugbodens und der Verbindungswände vom Fahrgastraum zum Kofferraum wie auch zum Motorraum, als Türverkleidung und dergleichen eingesetzt. Stattdessen oder zusätzlich können die Formteile auch tragende Funktionen haben, etwa als Instrumententafel, Hutablage, Türträger und dergleichen. Sie haben dann eine wesentlich härtere Konsistenz als die soften Dämmteile. Three-dimensional molded parts made of fiber material are used in particular in the automotive industry. They are usually used for sound insulation and are used, for example, to cover the vehicle floor and the connecting walls from the passenger compartment to the trunk as well as to the engine compartment, as door trim and the like. Instead or in addition, the moldings may also have supporting functions, such as instrument panel, parcel shelf, door support and the like. They then have a much harder consistency than the soft insulating parts.
Grundsätzlich sollen die Formteile relativ genau einer vorgegebenen Kontur, etwa der ausgeformten Karosserieteile folgen, und zwar auch dann, wenn der Konturverlauf sehr ungleichmäßig ist und abrupt Abbiegungen aufweist. In principle, the molded parts should follow a predetermined contour, such as the molded body parts, relatively precisely, even if the contour is very irregular and has abrupt turns.
Aus Kostengründen ist man bestrebt, auch bei Auskleidung großflächiger Karosserieteile möglichst nur ein einstückiges Formteil einzusetzen. For cost reasons, it is endeavored to use as far as possible only a one-piece molded part, even when lining large body parts.
Untersuchungen der Anmelderin haben nun ergeben, dass bei großflächigen Formteilen mit starken Konturänderungen ein befriedigendes Füllen der Form mit den eingeblasenen Fasern problematisch ist. Vor allem in denjenigen Formbereichen, wo die Luftströmung mit den Fasern eine starke Umlenkung erfährt oder wo Luftwirbel auftreten, kommt es zu einer inhomogenen Faserverteilung. Investigations by the Applicant have now shown that satisfactory filling of the mold with the blown fibers is problematic in large-scale moldings with strong contour changes. Especially in those molding areas where the air flow with the fibers undergoes a strong deflection or where air turbulence occurs, there is an inhomogeneous fiber distribution.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung und das bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, dass auch bei großflächigen Formen und insbesondere bei Konturänderungen die gewünschte Faserverteilung sichergestellt ist. Dabei sollen sich auch Bereiche des
Formteiles mit gezielt unterschiedlicher Dichte herstellen lassen. Nicht zuletzt soll sich die Erfindung durch kostengünstige und zuverlässige Realisierbarkeit auszeichnen. The present invention is therefore based on the object to improve the known device and the known method to the effect that the desired fiber distribution is ensured even in large-scale forms and in particular when contour changes. It should also be areas of Molded part with specifically different density can be produced. Not least, the invention should be characterized by cost-effective and reliable feasibility.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, dass vor oder während des Einblasens der Fasern zumindest eine Schottwand in die Form eingebracht wird, die die Form in zumindest zwei Formkammern unterteilt. Dabei werden die Fasern zunächst in zumindest eine erste an die Schottwand angrenzende Kammer eingeblasen, bis an der Schottwand eine vorgegebene Faserdichte erreicht oder die Kammer zumindest weitgehend gefüllt ist. Anschließend werden Fasern in eine zweite an die Schottwand angrenzende Kammer eingeblasen. This object is achieved in terms of the method in that before or during the blowing of the fibers at least one bulkhead wall is introduced into the mold, which divides the mold into at least two mold chambers. In this case, the fibers are first blown into at least one first chamber adjoining the bulkhead wall, until a predetermined fiber density is reached at the bulkhead wall or the chamber is at least substantially filled. Subsequently, fibers are blown into a second adjacent to the bulkhead chamber.
Das Einbringen der Schottwand eröffnet die Möglichkeit, eine großflächige Form in zwei oder mehr Formkammern zu unterteilen. Neben einer drastischen Verkürzung der Strömungswege während des Einblasens der Fasern, werden durch das getrennte, zeitversetzte Befüllen der einzelnen Formkammern mit Fasern unerwünschte Störungen der Strömung ausgeschaltet, indem Schottwände speziell in den kritischen Bereichen der Form positioniert werden. The introduction of the bulkhead opens up the possibility of dividing a large-area mold into two or more mold chambers. In addition to drastically shortening the flow paths during the blowing of the fibers, the separate, staggered filling of the individual molding chambers with fibers eliminates unwanted flow disturbances by positioning bulkheads specifically in the critical regions of the mold.
Außerdem bietet sich der Vorteil, dass einzelne Formkammern mit unterschiedlichen Materialien gefüllt werden können, dass also das fertige Formteil aus regional unterschiedlichen Werkstoffen besteht. In addition, there is the advantage that individual mold chambers can be filled with different materials, so that the finished molded part consists of regionally different materials.
Damit die Form zum Ein- und Ausbau der Schottwände nicht geöffnet werden muss, ist es günstig, wenn die Schottwände bei geschlossener Form in den Form-Innenraum einbringbar bzw. entfernbar sind. Dazu empfiehlt es sich, dass die Schottwand verstellbar an der Form gelagert ist. Diese Lagerung kann derart realisiert werden, dass die Schottwand innenseitig der Form schwenkbar an einer Wand der Form gelagert ist oder aber, dass sie durch einen Schlitz in der Form aus dem Form-Innenraum herausziehbar ist. Im Ergebnis kann die Schottwand dann aus einer den Form-Innenraum unterteilenden Position zumindest teilweise, vorzugsweise ganz, aus dem Form-Innenraum herausbewegt werden. Das Herausbewegen und vorzugsweise auch das Einbringen der Schottwände kann manuell erfolgen, erfolgt zweckmäßig aber motorisch.
Das Einfahren der Schottwand muss nicht zwingend vor dem Einblasen von Fasern erfolgen. Vielmehr kann es auch zweckmäßig sein, zunächst eine Teilfüllung der Form vorzunehmen und erst dann eine oder mehrere Schottwände einzufahren. So that the mold does not have to be opened for installation and removal of the bulkhead walls, it is favorable if the bulkhead walls can be introduced or removed in the mold interior when the mold is closed. For this purpose, it is recommended that the bulkhead is adjustably mounted on the mold. This storage can be realized such that the bulkhead is pivotally mounted on the inside of the mold on a wall of the mold or that it can be pulled out of the mold interior through a slot in the mold. As a result, the bulkhead can then be moved out of the mold interior at least partially, preferably completely, out of the mold interior. Moving out and preferably also the introduction of the bulkhead walls can be done manually, but it is expedient but motor. Retracting the bulkhead wall does not necessarily have to be done before blowing in fibers. Rather, it may also be appropriate to first make a partial filling of the mold and only then retract one or more bulkheads.
Während oder nach dem Einblasen der Fasern in die erste an die Schottwand angrenzende Kammer und gegebenenfalls nach Erreichen einer vorgegebenen Faserdichte an der Schottwand kann letztere aus dem Form-Innenraum herausgezogen oder in der Form verstellt werden. During or after the blowing of the fibers into the first chamber adjoining the bulkhead wall and optionally after reaching a predetermined fiber density at the bulkhead, the latter can be pulled out of the mold interior or adjusted in the mold.
Indem die Trennung zwischen benachbarten Formkammern während des Einblasens ganz oder teilweise aufgehoben wird, gehen die Fasern benachbarter Formkammern überlappend ineinander über, so dass bei der anschließenden Erhitzung und Verklebung ein einstückiges Formteil entsteht. By completely or partially removing the separation between adjacent molding chambers during blowing in, the fibers of adjacent molding chambers overlap one another so that during the subsequent heating and bonding, a one-piece molding is formed.
Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, die Schottwände in der Form, gegebenenfalls sogar im fertigen Formteil, zu belassen. Dadurch bildet sich kein oder nur ein geringer Verbund zwischen den Fasern vor und hinter der Schottwand. Selbst beim anschließenden Verdichten und Erhitzen verbleibt ein möglicher Sollbruchbereich im Formteil. Solche Sollbruchstellen können bei speziellen Formteilen, etwa bei einer Instrumententafel, gewünscht sein, um Freiraum zu schaffen für optionale Instrumente oder für den Airbag. However, it is also within the scope of the invention to leave the bulkhead walls in the mold, possibly even in the finished molded part. As a result, no or only a small bond between the fibers in front of and behind the bulkhead wall is formed. Even during the subsequent compression and heating, a possible predetermined breaking area remains in the molded part. Such predetermined breaking points may be desired for special moldings, such as an instrument panel, to provide clearance for optional instruments or for the airbag.
Des Weiteren umfasst die Erfindung die Möglichkeit, dass die Schottwand so angeordnet wird, dass sie den Formquerschnitt nicht vollständig durchquert, sondern einen Spalt gegenüber einer Formwand freilässt. Durch diesen Spalt können nur wenige Fasern durchfließen, so dass das Formteil im Spaltbereich zwar noch eine durchgehende Außenseite aufweist, die jedoch sehr dünnwandig ist. Diese dünnwandige Verbindung eignet sich gut als Biegekante oder Sollbruchstelle. Furthermore, the invention includes the possibility that the bulkhead is arranged so that it does not completely pass through the shape of the cross-section, but leaves a gap against a mold wall. Only a few fibers can flow through this gap, so that the molded part in the gap region still has a continuous outer side, which, however, is very thin-walled. This thin-walled connection is well suited as a bending edge or predetermined breaking point.
Die vorgegebene Faserdichte kann schlecht in der Form gemessen werden. Man greift deshalb meist auf Parameter wie Einblasdauer oder Luftdruck zurück, um Rückschlüsse auf die Faserdichte ziehen zu können.
Darüber hinaus wird eine Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Formteile aus Fasermaterial geschaffen, welche eine mehrteilige Form aufweist, deren Innenseite zumindest teilweise die Kontur des Formteiles bestimmt. Außerdem ist mindestens ein Gebläse zum Einblasen der Fasern in die Form mittels einer Luftströmung über zumindest eine Düse vorgesehen, wobei die Form Öffnungen aufweist, durch welche die Luft entweichen kann, so dass sich die Fasern an der Innenseite der Form anlagern. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung Mittel zur Verklebung der Fasern durch Wärmezufuhr, vorzugsweise durch Heißluft oder Infrarot-Bestrahlung, und/oder durch Kleberzufuhr sowie zumindest eine den Form-Innenraum durchquerende Schottwand, mit der die Form in zumindest zwei Formkammern unterteilbar ist. The given fiber density can be measured poorly in the mold. It is therefore usually on parameters such as injection duration or air pressure back to draw conclusions about the fiber density can. In addition, an apparatus for producing three-dimensional molded parts made of fiber material is created, which has a multi-part shape whose inside at least partially determines the contour of the molded part. In addition, at least one fan is provided for blowing the fibers into the mold by means of an air flow over at least one nozzle, the mold having openings through which the air can escape, so that the fibers attach to the inside of the mold. Furthermore, the device comprises means for bonding the fibers by supplying heat, preferably by hot air or infrared radiation, and / or by adhesive supply and at least one bulkhead passing through the mold interior, with which the mold can be subdivided into at least two molding chambers.
Erfindungsgemäß ist eine Steuerung vorgesehen, welche das oder die Gebläse derart ansteuert, dass Fasern zunächst in eine erste an die Schottwand angrenzende Kammer eingeblasen werden, bis an der Schottwand eine vorgegebene Faserdichte erreicht oder die Kammer zumindest weitgehend gefüllt ist, und dass nach dem Einblasen der Fasern in die erste an die Schottwand angrenzende Kammer Fasern in eine zweite an die Schottwand angrenzende Kammer eingeblasen werden. According to the invention, a controller is provided which controls the fan (s) in such a way that fibers are first blown into a first chamber adjoining the bulkhead wall until a predetermined fiber density is achieved at the bulkhead wall or the chamber is at least substantially filled, and that after blowing in Fibers are blown into the first chamber adjacent the bulkhead, fibers are blown into a second chamber adjacent the bulkhead.
Vorzugsweise ist die Schottwand verstellbar an der Form gelagert oder bei geschlossener Form in eine den Form-Innenraum unterteilende Position bringbar und zumindest teilweise herausbewegbar und weist einen motorischen Antrieb zum Verstellen bzw. Herein- und Herausbewegen der Schottwand auf, der von der Steuerung derart ansteuert wird, dass vor dem Einblasen der Fasern in die zweite an die Schottwand angrenzende Kammer die Schottwand zumindest teilweise aus dem Form-Innenraum herausgezogen oder in der Form verstellt wird. Preferably, the bulkhead is adjustably mounted on the mold or in closed mold in a dividing the mold interior position and at least partially moved out and has a motor drive for adjusting or moving in and out of the bulkhead, which is so controlled by the controller in that, before the fibers are blown into the second chamber adjoining the bulkhead, the bulkhead is at least partially pulled out of the mold interior or adjusted in the mold.
Zweckmäßigerweise steuert die Steuerung das Herausbewegen der Schottwand zeitgesteuert und/oder in Abhängigkeit von dem sich in der Luftströmung aufbauenden Druck. Conveniently, the controller controls the moving out of the bulkhead timed and / or in dependence on the building up in the air flow pressure.
Um eine Verbindung der in benachbarte Formkammern eingeblasenen Fasern zu begünstigen, ist es besonders zweckmäßig, wenn die Schottwände gelocht sind. Dadurch kann nicht nur die eingeblasene Luft durch die Schottwand hin-
durch abströmen, sondern die Fasern können sich auch teilweise durch die Löcher der Schottwand hindurcherstrecken. In order to favor a compound of injected into adjacent mold chambers fibers, it is particularly useful if the bulkheads are perforated. This not only allows the injected air through the bulkhead to close. through, but the fibers can also extend partially through the holes of the bulkhead.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Schottwände besteht darin, dass sie als Rechen mit sich in Ausziehrichtung erstreckenden Zinken ausgebildet sind. Dadurch können die Schottwände aus der mehr oder weniger mit Fasern gefüllten Form herausgezogen werden, ohne Fasern aus dem Verbund herauszureißen. A particularly advantageous embodiment of the bulkheads is that they are designed as rakes with extending in the pull-out tines. As a result, the bulkheads can be pulled out of the more or less filled with fiber form without tearing fibers out of the composite.
Das Einbringen und Herausziehen einer Schottwand erfolgt zweckmäßig durch einen in der Formwand angeordneten Schlitz. Dieser Schlitz sollte derart an die Kontur der Schottwand angepasst sein, dass er auch bei herausgezogener Schottwand gegenüber den in die Form eingeblasenen Fasern abgedichtet bleibt. Bei rechenartiger Ausbildung der Schottwand wird der Schlitz als Lochreihe realisiert. The introduction and withdrawal of a bulkhead is expediently carried out by a slot arranged in the mold wall. This slot should be adapted to the contour of the bulkhead so that it remains sealed even when pulled out bulkhead against the injected into the mold fibers. In rake-like design of the bulkhead, the slot is realized as a row of holes.
Daneben bietet die Erfindung die Möglichkeit, zusätzliche Schottwände als temporäres Strömungsleitelement einzusetzen. Dadurch kann beispielsweise bei der Umströmung scharfer Kanten oder bei plötzlichen Richtungsänderungen ein unerwünschter Totraum-Effekt vermieden werden, das heißt, dass die Schottwand derart auf die Luftströmung einwirkt, dass auch in den kritischen Formbereichen die erwünschte Faserdichte erreicht wird. In addition, the invention offers the possibility to use additional bulkhead walls as a temporary flow guide. As a result, for example, in the flow around sharp edges or sudden changes in direction, an undesirable dead space effect can be avoided, that is, the bulkhead acts on the air flow in such a way that the desired fiber density is achieved even in the critical shaping regions.
Auch in diesem Fall kann die Schottwand verstellbar an der Form gelagert sein, damit sie je nach Füllungsgrad die Faser/Luft-Strömung mehr oder weniger stark ablenkt. Gegen Ende des Einblasvorganges sollte die Schottwand dann aus dem Form-Innenraum weitgehend entfernt werden, damit eine vollständige Füllung der Form nicht behindert wird. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, dass die Schottwand schwenkbar an der Innenseite der Form gelagert ist, so dass sie gegen Ende des Füllvorganges an eine Wand der Form herangeklappt werden kann. Alternativ kann die Schottwand durch einen Schlitz in einer Formwand mehr oder weniger aus dem Form-Innenraum herausgezogen werden. Also in this case, the bulkhead can be adjustably mounted on the mold so that it deflects the fiber / air flow more or less depending on the degree of filling. Towards the end of the blowing process, the bulkhead wall should then be largely removed from the mold interior, so that a complete filling of the mold is not hindered. For this purpose, it is recommended that the bulkhead is pivotally mounted on the inside of the mold so that it can be folded against a wall of the mold at the end of the filling process. Alternatively, the bulkhead can be more or less pulled out of the mold interior through a slot in a mold wall.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung; dabei zeigt
eine schematische Darstellung der gesamten Anlage; Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and from the drawing; shows a schematic representation of the entire system;
die Verfahrensschritte beim Einblasen der Fasern; the process steps during the blowing of the fibers;
eine vergrößerte Darstellung der Form und der Schottwand sowie den Einsatz einer Schottwand als Strömungs- Leitelement bei horizontaler Ablenkung der Strömung; an enlarged view of the shape and the bulkhead and the use of a bulkhead as a flow guide element with horizontal deflection of the flow;
eine Darstellung ähnlich Figur 3a und 3b, jedoch bei vertikaler Ablenkung des Strömungsweges; a representation similar to Figure 3a and 3b, but with vertical deflection of the flow path;
eine Draufsicht auf die Form gemäß Figur 4a bzw.4b. a plan view of the mold according to Figure 4a and 4b.
In Figur 1 erkennt man rechts einen Speicherbehälter 1 für die Fasern. Die Fasern werden eventuell noch durch einen so genannten Ballenöffner verkleinert und vereinzelt und sodann einem Gebläse 2 zugeführt. Dieses Gebläse erzeugt einen starken Luftstrom, mittels dessen die Fasern in bekannter Weise durch einen Einströmkanal 3 einigen Düsen 4 am Umfang einer Form 5 zugeführt werden. Die Düsen können ortsfest, schwenkbar oder linear verfahrbar an der FormFIG. 1 shows on the right a storage container 1 for the fibers. The fibers are possibly reduced by a so-called bale opener and separated and then fed to a fan 2. This fan generates a strong air flow, by means of which the fibers are supplied in a known manner through an inlet channel 3 some nozzles 4 on the circumference of a mold 5. The nozzles can be stationary, swiveling or linearly movable on the mold
- gegebenenefalls auch im Inneren der Form - angeordnet sein. - If necessary, also in the interior of the form - be arranged.
Die Form 5 besteht aus einer Oberform 5a und einer Unterform 5b, die längs ihrer nicht sichtbaren Seitenwände in Anlage bringbar sind und deren InnenraumThe mold 5 consists of an upper mold 5a and a lower mold 5b, which can be brought into contact along their non-visible side walls and their interior
- gegebenenfalls nach lokaler Verdichtung mit temporären Hilfsformen - die Kontur des gewünschten Faser-Formteiles definiert. - If necessary, after local compaction with temporary auxiliary forms - defines the contour of the desired fiber molding.
Im Ausführungsbeispiel ist die Unterform 5b gelocht, damit die eingeblasene Luft entweichen kann. Stattdessen können aber auch beide Formteile gelocht sein. Alternativ kann auch mit mehr oder weniger undurchlässigem Formteilen gearbeitet werden, wenn die Luft etwa durch am Umfangsspalt 6 der Form angeordnete gelochte Seitenwände entweichen kann. In the embodiment, the lower mold 5b is perforated so that the injected air can escape. Instead, however, both moldings may be perforated. Alternatively, it is also possible to work with more or less impermeable molded parts when the air can escape, for example, through perforated side walls arranged on the circumferential gap 6 of the mold.
Wesentlich ist nun, dass die Form 5 in dem Bereich, wo eine starke Unebenheit vorliegt, im Ausführungsbeispiel also in der Mitte, eine Schottwand 7 aufweist. Diese Schottwand ist im Ausführungsbeispiel verfahrbar. Sie durchquert die Oberform entlang eines Schlitzes und kann durch einen pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Hubantrieb 8 in das Forminnere hineingefahren werden bis sie an der Unterform 5b mehr oder weniger dicht anliegt.
Schließlich zeigt Figur 1 noch durch Pfeile, wie die Luft in die Form einströmt und wo sie die Form verlässt, nämlich zum einen über die Öffnungen der Unterform 5b, aber auch durch Öffnungen in der Schottwand 7. It is essential that the mold 5 has a bulkhead 7 in the region where there is great unevenness, ie in the middle of the embodiment. This bulkhead can be moved in the embodiment. It traverses the upper mold along a slot and can be driven by a pneumatic, hydraulic or electric lifting drive 8 into the interior of the mold until it is more or less tight against the lower mold 5b. Finally, Figure 1 shows by arrows, as the air flows into the mold and where it leaves the mold, namely on the one hand over the openings of the lower mold 5b, but also through openings in the bulkhead 7th
Die Öffnungen in der Schottwand 7 sind so bemessen, dass die Fasern nicht hindurchströmen können. Sie lagern sich vielmehr an der von der Luftströmung beaufschlagten Seite der Schottwand an, was durch den schraffierten Bereich rechts der Schottwand angedeutet ist. The openings in the bulkhead 7 are dimensioned so that the fibers can not flow through. Instead, they deposit themselves on the side of the bulkhead wall which is acted on by the air flow, which is indicated by the hatched area on the right of the bulkhead wall.
Die Schottwand 7 ist vorzugsweise nicht gelocht, sondern rechenartig ausgebildet (siehe Figur 3b), derart, dass ihre Rechenzinken in Hubrichtung der Schottwand verlaufen. Dadurch kann die Schottwand aus der teilgefüllten Form herausgezogen werden, ohne den Faserverbund zu beschädigen. The bulkhead 7 is preferably not perforated, but rake-like design (see Figure 3b), such that their rake teeth extend in the stroke direction of the bulkhead. This allows the bulkhead to be pulled out of the partially filled mold without damaging the fiber composite.
In Figur 2 ist der Füllvorgang der Form in fünf Stufen dargestellt. Man sieht in der obersten Figur 2.1 , dass die Schottwand 7 heruntergefahren ist, so dass die Form 5 in eine linke Kammer 15 und eine rechte Kammer 25 unterteilt ist. Der Füllvorgang beginnt mit der Kammer 25. Dies ist in Figur 2.1 und 2.2 dargestellt. FIG. 2 shows the filling process of the mold in five stages. It can be seen in the uppermost figure 2.1, that the bulkhead 7 is shut down, so that the mold 5 is divided into a left chamber 15 and a right chamber 25. The filling process begins with the chamber 25. This is shown in Figures 2.1 and 2.2.
Wenn der Füllvorgang der rechten Kammer weit genug fortgeschritten ist, so dass sich an der Schottwand 7 hinreichend verdichtetes Fasermaterial befindet, spätestens aber nach der kompletten Füllung der Kammer 25 wird die Schottwand 7 hochgefahren, die Unterbrechung zwischen den beiden Kammern 15 und 25 also aufgehoben und es beginnt der Füllvorgang der linken Kammer 15. If the filling of the right chamber has progressed far enough so that there is sufficiently densified fiber material on the bulkhead 7, but at the latest after the complete filling of the chamber 25, the bulkhead 7 is raised, the interruption between the two chambers 15 and 25 thus canceled and it begins the filling of the left chamber 15th
Dazu wird die Düse 4 an die gegenüberliegende Einblasseite der Form angeschlossen, wie dies in Figur 2.3 dargestellt ist. Man sieht, dass sich die von links in die Kammer 15 eingeblasenen Fasern unmittelbar an der Faserwand der rechten Formkammern 25 anlagern, so dass dort ein nahezu homogener Übergang entsteht und die Position der Schottwand am fertigen Formteil nicht mehr zu erkennen ist. For this purpose, the nozzle 4 is connected to the opposite Einblasseite the mold, as shown in Figure 2.3. It can be seen that the fibers injected from the left into the chamber 15 attach directly to the fiber wall of the right-hand mold chambers 25, so that a virtually homogeneous transition occurs there and the position of the bulkhead on the finished molded part can no longer be recognized.
Wie die Figuren 2.4 und 2.5 zeigen, setzt sich der Aufbau der eingeblasenen Fasern in Richtung der Einblasdüse 4 fort, bis die linke Formkammer vollständig gefüllt ist. Der Füllvorgang kann dann beendet werden.
Je nach den Anforderungen an das Formteil kann sich eine mechanische Verdichtung anschließen - sei es durch Zusammenfahren der Oberform 5a mit der Unterform 5b, sei es durch Verwendung einer temporären Hilfsform, die durch eine abweichende Kontur lokal unterschiedlich starke Verdichtungen des eingeblasenen Faserpaketes herbeiführt. As shown in FIGS. 2.4 and 2.5, the structure of the injected fibers continues in the direction of the injection nozzle 4 until the left mold chamber is completely filled. The filling process can then be ended. Depending on the requirements of the molded part, a mechanical compression can follow - be it by moving together the upper mold 5a with the lower mold 5b, or by using a temporary auxiliary form, which causes locally different degrees of compression of the injected fiber package by a different contour.
Die Verbindung der Fasern untereinander erfolgt dann in bekannter Weise durch Erhitzung, so dass ein den Fasern beigemischtes Bindemittel oder vorzugsweise ein selbst als Bindemittel geeignetes Zweikomponenten-Fasermaterial zumindest an der Außenseite der Fasern anschmilzt und mit den Nachbarfasern verklebt. Alternativ kann mit einem flüssigen Bindemittel gearbeitet werden, das in das eingeblasene Faserpaket injiziert wird; dabei kann der Erhitzungsprozess entfallen oder verkürzt werden. The connection of the fibers with each other then takes place in a known manner by heating, so that a binder mixed with the fibers or preferably a self-binding two-component fiber material melts at least on the outside of the fibers and glued to the neighboring fibers. Alternatively, it is possible to work with a liquid binder which is injected into the injected fiber packet; while the heating process can be omitted or shortened.
Figur 3 zeigt den Einsatz einer Schottwand 7 als Strömungs-Leitelement 17. Dieses Strömungs-Leitelement bewirkt gemäß Figur 3b eine Beeinflussung der Strömung in seitlicher Richtung. Dies kommt insbesondere dann in Betracht, wenn der Rand des Formteiles - im Ausführungsbeispiel also der hinten liegende Rand - einen starken Knick nach innen aufweist. Dann ist ohne Strömungs- Leitelement zu befürchten, dass dieser nach innen ragende Bereich des Formteiles eine unerwünscht hohe Faserdichte aufweist. Dies kann dadurch vermieden werden, dass in diesen Bereich das Strömungs-Leitelement 17 die Faser/Luft-Strömung entsprechend umlenkt. FIG. 3 shows the use of a bulkhead 7 as a flow guide element 17. According to FIG. 3b, this flow guide element effects the flow in the lateral direction. This is particularly considered when the edge of the molding - in the embodiment, ie the back edge - has a strong kink inwards. Then it is to be feared without flow guide element that this inwardly projecting portion of the molded part has an undesirably high fiber density. This can be avoided by deflecting the flow-conducting element 17 into the area corresponding to the fiber / air flow.
Das Strömungs-Leitelement 17 kann fest in dem Formzwischenraum 5 angeordnet sein; zweckmäßig wird es aber gegen Ende des Füllvorganges durch einen Hubantrieb 18 aus dem Form-Innenraum herausgezogen. The flow directing element 17 may be fixedly arranged in the mold gap 5; It is expedient, however, pulled out towards the end of the filling process by a lifting drive 18 from the mold interior.
Die Figuren 4a und 4b zeigen den Einsatz eines Strömungs-Leitelementes 27 zur vertikalen Ablenkung der Faser/Luft-Strömung. Dabei ist das Leitelement 27 schwenkbar an der Form - im Ausführungsbeispiel an der Oberform 5a - gelagert und kann in eine schräg in den Form-Innenraum ragende Position gebracht werden, so dass die Faser/Luft-Strömung entsprechend der nach unten abknickenden Kontur der Form 5 schon vor dieser Abknickung eine gewisse Ablenkung nach unten erfährt.
Mit zuneh mender Fü llung wird das Leitelement 27 dann du rch seinen Hubantrieb 28 aus dem Form-I nnenrau m herausgefahren , im Ausführungsbeispiel also nach oben geschwenkt. Figures 4a and 4b show the use of a flow guide element 27 for vertical deflection of the fiber / air flow. In this case, the guide element 27 is pivotally mounted on the mold - in the embodiment of the upper mold 5a - and can be placed in a projecting obliquely into the mold interior position, so that the fiber / air flow corresponding to the downwardly bent contour of the mold. 5 even before this bend takes a certain distraction down. With increasing filling, the guide element 27 will then be moved out of the mold cavity I nnenrau m its lifting drive 28, in the exemplary embodiment thus pivoted upwards.
Figu r 5 zeigt eine verkleinerte Draufsicht auf d ie in den Figu ren 4a und 4b dargestellte Form mit dem Strömungs-Leitelement 27 und einer Einblasdüse 4. FIG. 5 shows a reduced plan view of the shape shown in FIGS. 4a and 4b with the flow guide element 27 and an injection nozzle 4.
Zusammenfassend erlaubt d ie Erfindung somit eine wesentlich zuverlässigere Fü llung großflächiger Formteile, insbesondere solcher Formteile, die sich nahezu über die gesamte Fah rzeugbreite erstrecken , bei optimaler Beeinflussung der lokalen Faserdichte. In summary, the invention thus permits a much more reliable filling of large-area molded parts, in particular those molded parts which extend over almost the entire driving width, with optimum influencing of the local fiber density.
Vorzugsweise erfolgt die Herstellung der Faserformteile in den vorstehend besch riebenen Ausführungsbeispielen automatisiert. H ierzu wird eine in den Figuren n icht näher gezeigte Steuerung an sich üblicher Bauart eingesetzt, welche das oder die Gebläse, mittels derer d ie Fasern in d ie Form eingebracht werden , sowie gegebenenfalls das Ein- und Ausfahren oder Verschwen ken der Schottwand oder -wände ansteuert. Preferably, the production of the fiber moldings in the above besch scribed embodiments is carried out automatically. H here is used in the figures n icht not closer shown control per se conventional type, which the blower or blowers, by means of which the fibers in the form are introduced, and if necessary, the retraction and Verschwen ken the bulkhead or walls.
Bei einer solchen Steuerung handelt es sich u m eine programmierbare, prozessorgesteuerte Steuerschaltung oder einen vielseitig einsetzbaren Computer, welche bzw. welcher du rch entsprechende Steuersignale eine An- und Abschaltung des oder der Gebläse sowie erforderlichenfalls eine Regelung der Gebläseleistung bewirkt. Au ßerdem können mit einer solchen Steuerung Stellmotoren zu m Ein- und Ausfahren oder Verschwenken der Schottwand bzw. -wände entsprechend angesteuert werden . In such a controller, there is a programmable, processor-controlled control circuit or a versatile computer, which or which you rch corresponding control signals a connection and disconnection of the fan or, if necessary, causes a regulation of the fan power. For putting in place can be controlled accordingly with such a control actuators to m in and out or pivoting the bulkhead wall or walls.
Die Steuerung wird demnach derart angepasst bzw. programmiert, dass sie Gebläse und Schottwandantriebe so ansteuert, dass zunächst eine erste Kammer, z. B. Kammer 25 in den Figu ren 2.1 und 2.3, befüllt wird , dass dann eine Schottwand 7 wie in Figur 2.3 gezeigt herausgezogen wird , und dass im Ansch luss daran eine zweite Kammer, z. B. Kammer 1 5 in Figu r 2.3 bis 2.5, befüllt wird . The controller is therefore adapted or programmed so that it controls fans and bulkhead wall drives so that first a first chamber, for. B. chamber 25 in the Figu ren 2.1 and 2.3, is filled, that then a bulkhead 7 is pulled out as shown in Figure 2.3, and that in the Ansch luss it a second chamber, z. B. chamber 1 5 in Figu r 2.3 to 2.5, is filled.
Ansch ließend erfolgt gegebenenfalls, wie weiter oben besch rieben , eine Verd ichtung der Fasern , bevor d ie Fasern durch Wärmezufuhr und/oder Kleberzufuhr miteinander vernetzt werden . H ierzu wird du rch die Steuerung eine ent-
sprechende Heizung , beispielsweise ein Heißluftgebläse zu m Einblasen von Heißluft in d ie Form 5 oder eine Infrarot-Strah lungsquelle zu r Wärmebestrahlung der Form 5 aktiviert. Dabei sch melzen unter der Wärmeeinwirkung d ie Fasern zu mindest oberflächlich an und verkleben miteinander zu einem d reid imensionalen Formteil . Ansch end end, if necessary, as described above beschreib, a compaction of the fibers, before the fibers are crosslinked by heat supply and / or adhesive supply. For this purpose, you will be the controller of a speaking heating, for example, a hot air blower to m blowing hot air into the form 5 or an infrared radiation source to r heat radiation of the mold 5 activated. In doing so, the fibers melts at least superficially under the action of heat and stick together to form a solid, dimensionally shaped part.
Weitere Möglichkeiten einer Aktivierung der Fasern sind eine Erh itzung der Form du rch Kontaktwärme mittels Heizplatten oder eine Einleitung von Heißdampf aus einem Dampferzeuger. Other ways of activating the fibers are to increase the shape of the contact heat by means of heating plates or to introduce superheated steam from a steam generator.
Wie bereits beschrieben kann zusätzlich oder alternativ ein Kleber in die Form eingebracht werden . Dies kann beispielsweise du rch Mischung der Fasern mit einem Kleberpu lver oder Sch melzkleber vor dem Einblasen erfolgen . Nach dem Einblasen des Faser/Kleber-Gemisches erfolgt eine thermische Aktivierung des Klebers, ähn lich wie zuvor besch rieben . As already described, additionally or alternatively, an adhesive can be introduced into the mold. This can be done, for example, by mixing the fibers with a glue powder or hot melt adhesive before blowing. After blowing the fiber / adhesive mixture is a thermal activation of the adhesive, sim i lar as previously rubbed.
Daneben ist es auch eine Vernetzung der Fasern nach dem sogenannten RTM- Verfahren (Resin Transfer Molding) möglich . H ierbei werden die Fasern zunächst ohne Kleber in eine Massivunterform eingeblasen . Die Luft entweicht dabei über einen gelochten Einblasrahmen und/oder über eine gelochte Ein- blasoberform . Nach dem Fü llen wird d ie Einblasoberform gegen eine Massivoberform getauscht. Ansch ließend wird über eine oder meh rere entsprechende Einfüllöffnungen ein Harzkleber in das geschlossene Werkzeug injiziert. Der Kleber reagiert aus und das fertige Formteil kann danach entnommen werden .
In addition, it is also possible to crosslink the fibers by the so-called RTM process (Resin Transfer Molding). Here, the fibers are first blown into a solid base mold without adhesive. The air escapes via a perforated injection frame and / or via a perforated injection-molded upper mold. After filling, the injection top mold is exchanged for a massive top mold. Ansch endend is injected via one or more corresponding filling holes a resin adhesive in the closed tool. The adhesive reacts and the finished molded part can then be removed.