EP3013564A1 - Verfahren und formgebungswerkzeug zur herstellung eines faserverbund-hohlbauteils - Google Patents

Verfahren und formgebungswerkzeug zur herstellung eines faserverbund-hohlbauteils

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EP3013564A1
EP3013564A1 EP14731977.6A EP14731977A EP3013564A1 EP 3013564 A1 EP3013564 A1 EP 3013564A1 EP 14731977 A EP14731977 A EP 14731977A EP 3013564 A1 EP3013564 A1 EP 3013564A1
Authority
EP
European Patent Office
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support structure
preform
forming tool
fiber material
shaping
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14731977.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hubert Burlefinger
Wolfgang Gruber
Franz Maidl
Bruno Niesner
Thomas Paßreiter
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/543—Fixing the position or configuration of fibrous reinforcements before or during moulding

Definitions

  • the present invention relates to a method and a shaping tool for producing a fiber composite hollow component. It is known to produce CFRP hollow components through the use of contoured three-dimensional support cores (e.g., sand cores, wax cores, etc.) or inflatable tubes, tube bladders, and inflatable blow mold components.
  • a preform is first produced by fiber material is applied to a provided support structure.
  • the preform on the support structure is then introduced into a forming tool, and by use of the illustrated aids, the reinforcing fibers used during the process are pressed and shaped on forming surfaces of the forming tool.
  • the reinforcing fibers are already provided in advance with a matrix system.
  • the matrix is injected into the closed forming tool (RTM method).
  • RTM method closed forming tool
  • the end component can then be removed from the shaping tool.
  • Contoured support cores with a usually three-dimensional geometry can essentially only be occupied by discontinuous processes with reinforcing fibers.
  • fiber preforms or preforms can either be laid on the cores or inserted directly into the later forming tool.
  • the contoured three-dimensional support cores can also be provided with reinforcing fibers by means of a braiding technology. This is initially also a discontinuous production process.
  • An automation of the manufacturing process is in a first approach, for example possible in that several cores are positioned and braided together in a circular path.
  • An object of the present invention is to provide a method and a molding tool which avoids the disadvantages of the prior art.
  • an object of the present invention is to provide a method and a shaping tool for producing a fiber composite hollow component using an inflatable support structure, which with regard to at least one of the aspects of process safety, automation, flexibility in the dimensioning of the fiber composite hollow component, a handling and contouring of the preform or the hollow component, the design effort, the cleaning effort and tooling costs to improve.
  • the above object is achieved at least in some aspects by a method according to the invention with the features of claim 1 and by a forming tool having the features of claim 10.
  • a forming tool having the features of claim 10.
  • a method for producing a fiber composite hollow component comprising the steps:
  • the support structure at least in sections a corrugated hose or a corrugated hose-like element.
  • the method may in particular for the production of a fiber composite hollow component for the Vehicle construction, preferably the automotive or motorcycle construction to be adapted.
  • a corrugated tube is understood to be a tubular structure, in particular made of a plastic (thermoplastic, PVC, etc.), which has a wave-like or corrugated outer wall in the broadest sense;
  • commercially available corrugated hoses are also suitable for use in the method according to the invention.
  • the outer wall wave form may be coiled or annular, and allows for axial extensibility of the support structure at least in the respective portion or in total, without significantly changing the outer radius of the corrugated tube.
  • the preform on the support structure (the corrugated hose) remains dimensionally stable, even if an extension of the corrugated hose takes place.
  • the wave structure also provides a degree of stiffening and bearing capacity despite comparatively low wall thickness. Therefore, the support structure is also largely free of pressure, without pressure. Nevertheless, the corrugated tube is so flexible that sufficient, technically meaningful internal pressure reaches a sufficient for the purposes of blow molding expansion and the internal pressure can be passed to the fiber material.
  • the inventors have found that a contour formation of the preform is improved due to the axial extensibility with radial dimensional stability of the corrugated hose compared to conventional inflatable support cores, as among other things in one-sided extension of the corrugated hose and a curvature of the preform and thus the hollow component to be produced is possible.
  • the application of the fibrous material to the support structure may include, for example, but not limited to, the braiding of long fibers, laying or winding of fiber mats, and other known techniques.
  • the introduction of the preform into the shaping tool is preferably carried out so that the fiber material of the preform lies between the support structure and shaping surfaces of the shaping tool.
  • the support structure held so that an axial change in length of the support structure is prevented.
  • the holding of the support structure can be realized, for example, but not limited to, by an appropriate pulling unit (used, for example, for a method step of stretching the support structure to be described later) or the like. This enables a stable application of the fiber material on the support structure.
  • the carrier structure with the applied fiber material is cut to a length that at least substantially corresponds to a length of the fiber composite hollow component to be produced.
  • the support structure the corrugated hose
  • the fiber material such as a braiding process
  • this can facilitate the process of applying the fiber material, such as a braiding process, on the other hand, it can improve the unit of preform with carrier structure to be introduced into the forming tool in terms of handling, space, weight, etc.
  • the preforms of several components can be formed in a single operation on a single corrugated hose, which are then cut to the appropriate length.
  • an automation of the process can be improved, and it is also a continuous Befiechtung and lengthening possible.
  • fiber material on a portion of the corrugated tube corresponding to an individual length of a preform, for instance between stops, in order to produce only a single preform in each case.
  • the carrier structure is stretched in such a way that a fiber material-free end of the carrier structure is produced.
  • the support structure is "pulled out” under the preform so that at least one free end protrudes beyond an axial length of the preform, but the preform remains supported over the entire length be clamped, wherein the fiber material can remain free. This makes it possible to carry out the blow molding so that the fiber material undergoes no excessive stresses. This can also contribute to the quality of the fiber composite hollow component.
  • the method of this aspect of the invention may be configured such that the overpressure is introduced into the interior of the carrier structure via an end of the carrier structure that is free of fiber material. Therefore, in the forming tool no movable sliding element for initiating the pressing force is required. The cleaning effort of the tool and the tool costs overall can be reduced. In addition, process reliability is further increased.
  • the method can be configured in such a way that the fiber material applied to the carrier structure is provided with a matrix material (for example impregnated or impregnated) before it is applied to the carrier structure.
  • a matrix material for example impregnated or impregnated
  • a forming tool for producing a fiber composite hollow component from a preform having a fiber material applied to an inflatable support structure is proposed.
  • the shaping tool is designed and arranged for receiving the preform on the carrier structure and introducing overpressure into the interior of the carrier structure such that the fiber material of the preform is pressed against forming surfaces of the forming tool under the effect of the overpressure by the carrier structure.
  • the shaping tool has a pressure connection part with a pressure connection for introducing the overpressure, the pressure connection part having a receiving structure pointing towards an interior of the forming tool, in particular an annular groove designed to receive an axial end of the support structure, sealing means for pressure-tight sealing of the receiving structure may be preferably provided with the axial end of the support structure accommodated therein, and wherein a pressure connection line is provided which connects the interior of the forming tool to the pressure supply connection and terminates in a surface of the pressure connection part enclosed by the receiving structure.
  • the proposed shaping tool of this aspect of the invention is particularly suitable and designed for processing a preform made of a fiber material, which is applied to a carrier structure, which has at least a sectionally a corrugated hose or a corrugated hose-like element.
  • a carrier structure which has at least a sectionally a corrugated hose or a corrugated hose-like element.
  • one end of the support structure which was generated by axial stretching of the corrugated hose or corrugated hose portion and is free of fiber material to receive in the receiving structure.
  • the forming tool of this aspect of the invention is thus adapted for use in the above-described methods and therefore can realize the same advantages as well. Further features, objects and effects of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a preform on a support structure for illustrating a method step as an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic view corresponding to FIG. 1 with a carrier structure elongated in the axial direction to illustrate a further method step of this exemplary embodiment
  • FIG. Fig. 3 is a schematic representation of the preform with the support structure of Fig. 2 in a forming tool to illustrate a still further process step of this embodiment, wherein the forming tool itself is a further embodiment of the present invention.
  • a fibrous material 4 is braided onto a provided support structure 2, which in this embodiment is a corrugated tube 3, in order to produce a preform 1.
  • the corrugated hose 3 has a longitudinal axis L. Without limiting the generality of the corrugated hose 3 has a helically rotating shaft 3a.
  • FIG. 1 illustrates a method step of providing the carrier structure 2 and applying the fiber material 4 on the carrier structure 2.
  • FIG. 1 shows a state in which the corrugated hose 3 (the support structure 2) has been stretched by tension (arrow "Z") by a predetermined amount, by stretching the corrugated hose 3 End 5 formed, which protrudes from the preform 1 (the fiber material 4) in the axial direction.
  • FIG. 2 shows a method step of stretching the carrier structure 2 such that an end 5 of the carrier structure 2 which is free of fiber material 4 is produced.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the preform 1 on the support structure 2, which is introduced into a shaping tool 6.
  • the forming tool 6, which is also another embodiment of the present invention, has a top 7 as a first part mold and a bottom part 8 as a second part mold.
  • the upper part 7 and the lower part 8 each have cylindrical half-shell-shaped sections, which form shaping surfaces 7a, 8a.
  • the shaping surfaces 7a, 8a thus define an inner space 6a of the forming tool 6 in the radial direction.
  • the shaping surface 7a of the upper part 7 and the shaping surface 8a of the lower part 8 are adapted in shape and size to the outer contour of the preform 1.
  • the lower part 8 of the forming tool 6 has a pressure connection part 9 which delimits the inner space 6a of the shaping tool 6 in the axial direction.
  • the upper part 7 and the lower part 8 with its pressure connection part 9 are adapted in shape to one another in order to enclose the closed inner space 6a.
  • one or both of the upper part 7 and the lower part 8 may have a closure part which limits the inner space 6a of the forming tool 6 on that side in the axial direction.
  • a lid (not shown in detail) may be provided for this purpose.
  • the pressure connection part 9 has a pressure connection line 9a, which connects the inner space 6a of the forming tool 6 to an environment and opens in a space 6a delimiting the inner space 6a in the axial direction of the pressure connection part 9 to the inner space 6a.
  • a receiving structure 9c is further formed, which is formed in this embodiment as an annular groove.
  • the receiving structure 9c is adapted to receive the free end 5 of the corrugated tube 3 (the support structure 2).
  • a sealant 10, which in the present embodiment is an O-ring, is inserted in the receiving structure 9c to elastically receive the free end 5 of the corrugated hose 3 and thus seal an interior of the support structure 2 from the remaining interior 6a of the forming tool 6 (ie to complete gas-tight).
  • a pressure port 11 is provided, which is connected to a compressed air source.
  • 3 shows a method step of introducing the preform 1, which is arranged on the carrier structure 2, into the forming tool 6 schematically.
  • an arrow "P” symbolizes a further method step of generating an overpressure within the carrier structure 2 in such a way the preform 1 is pressed by the support structure 2 against the shaping surfaces 7a, 8a of the shaping tool 6.
  • the preform 1 is allowed to cure within the forming tool 6. It is to be understood that the fiber material 4 of the preform 1 is impregnated with a matrix material (not shown in detail). In this case, the Matrixmateriai can be injected via channels not shown in the sub-forms 7, 8 of the forming tool 6 in the manner of the known RTM method. Alternatively, the matrix material may be applied in an intermediate step to the fiber material 4 applied to the carrier structure 2, or may be provided with the matrix material in a preparatory step which is still to be carried out prior to the method steps shown in FIG.
  • the representation in FIG. 1 can be understood to mean that the fiber material 4 is applied to the corrugated tube 3 forming the carrier structure 2 with a length corresponding to a component length.
  • the fiber material 4 on a corrugated tube 3 of any length Apply and then cut the arrangement to a desired length. This can also be done in a continuous process, wherein, for example, fiber material 4 is continuously braided on a quasi-endless corrugated hose 3 and cut from the braided corrugated pipe 3 pieces of desired length.
  • corrugated tube 3 is held axially during the Beflechendes or Verlegens with the fiber material so that the corrugated tube 3 does not lengthen in this process step.
  • the support structure 2 is shown as consisting entirely of the corrugated tube 3, it is also readily conceivable that only one end portion has a corrugated tube-like structure. This end portion can then be pulled out in the direction Z analogously to the representation in FIG. 2 and form a free end 5.
  • a central portion which does not necessarily have to be in the form of a corrugated tube, can also have any three-dimensional shape and does not have to be continuously cylindrical, as shown in the figures.
  • the corrugated tube 3 is shown with a wave-shaped pointed wave. It should be understood that this illustration is purely schematic and does not limit the inventive concept in any way.
  • the profile of the shaft 3 a can also be rounded and, with particular preference, can also be designed in such a way that in the compressed state of the corrugated tube 3 a flat or almost flat outer surface results, while the shaft 3 a extends or bulges inward like a bead or bellows.
  • Be plurality of individual annular waves which are formed in the outer surface of the corrugated tube or in a portion of the support structure 2.
  • the corrugated hose 3 is provided by suitable means such as a plug, a weld, a lid or the like or corresponding shape features of the forming tool 6 may also be completed gas-tight.
  • suitable means such as a plug, a weld, a lid or the like or corresponding shape features of the forming tool 6 may also be completed gas-tight.
  • a radial gap between the fiber material 4 and the support structure 2 is shown in the figures, this serves primarily to illustrate and clarify the illustration. In practice, the support structure 2 may be densely covered with the fiber material 4.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Formgebungswerkzeug zur Herstellung eines Faserverbund-Hohlbauteils. Das Verfahren weist die Schritte auf: • a) Bereitstellen einer aufblasbaren Trägerstruktur (2); • b) Aufbringen von Fasermaterial (4) auf die Trägerstruktur (2), um einen Vorformling (1) herzustellen; • c) Einbringen des Vorformlings (1) auf der Trägerstruktur (2) in ein Formgebungswerkzeug (6); • d) Erzeugen eines Überdrucks (P) innerhalb der Trägerstruktur (2) derart, dass der Vorformling (1) durch die Trägerstruktur (2) an Formgebungsflächen (7a, 8a) des Formgebungswerkzeugs (6) gedrückt wird. Erfindungsgemäß weist die Trägerstruktur (2) wenigstens abschnittweise einen Wellschlauch (3) oder ein wellschlauchartiges Element auf. Das Formgebungswerkzeug ein auf einer aufblasbaren Trägerstruktur (2) aufgebrachtes Fasermaterial (4) auf, wobei das Formgebungswerkzeug (6) zum Aufnehmen des Vorformlings (1) auf der Trägerstruktur (2) und Einleiten von Überdruck (P) in das Innere der Trägerstruktur (2) ausgebildet und eingerichtet ist.

Description

Beschreibung
Verfahren und Formgebungswerkzeug
zur Herstellung eines Faserverbund-Hohlbauteils
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Formgebungswerkzeug zur Herstellung eines Faserverbund-Hohlbauteils. Es ist bekannt, CFK-Hohlbauteile durch die Verwendung von konturierten dreidimensionalen Stützkernen (z.B. Sandkernen, Wachskernen, etc.) oder aufblasbaren Schläuchen, Schlauchblasen und aufblasbaren Blasformbauteilen herzustellen. Dabei wird zuerst ein Vorformling hergestellt, indem Fasermaterial auf eine bereitgestellte Trägerstruktur aufgebracht wird. Der Vorformling auf der Trägerstruktur wird dann in ein Formgebungswerkzeug eingebracht, und durch die Verwendung der dargestellten Hilfsmittel werden die zum Einsatz kommenden Verstärkungsfasern während des Prozesses an Formgebungsflächen des Formgebungswerkzeugs gepresst und damit ausgeformt. Je nach Verfahrensart werden die Verstärkungsfasern bereits im Vorfeld mit einem Matrixsystem versehen. Alternativ wird die Matrix in das ge- schlossene Formgebungswerkzeug injiziert (RTM-Verfahren). Bei der Verwendung von Stützkernen auf Basis von aufblasbaren Elementen wird dabei die Dichtheit der Stützkerne durch geeignete Maßnahmen sichergestellt. Nach Aushärtung der Verstärkungsmatrix kann dann das Endbauteil aus dem Formgebungswerkzeug entformt werden.
Konturierte Stützkerne mit einer üblicherweise dreidimensionalen Geometrie können im Wesentlichen nur durch diskontinuierliche Verfahren mit Verstärkungsfasern belegt werden. Beispielsweise können Faserpreformen bzw. -vorformen entweder auf die Kerne aufgelegt werden oder direkt in das spätere Formgebungswerkzeug einge- legt werden. Alternativ können die konturierten dreidimensionalen Stützkerne auch mittels einer Flechttechnologie mit Verstärkungsfasern versehen werden. Dabei handelt es sich zunächst ebenfalls um ein diskontinuierliches Fertigungsverfahren. Eine Automatisierung des Fertigungsprozesses ist in einem ersten Ansatz beispielsweise dadurch möglich, dass mehrere Kerne in einer Kreisbahn gemeinsam positioniert und beflochten werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein Form- gebungswerkzeug zu schaffen, welche die Nachteile des Stands der Technik vermeiden. Insbesondere besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und ein Formgebungswerkzeug zur Herstellung eines Faserverbund- Hohlbauteils unter Verwendung einer aufblasbaren Trägerstruktur zu schaffen, welche hinsichtlich wenigstens eines der Gesichtspunkte einer Prozesssicherheit, einer Automatisierbarkeit, einer Flexibilität in der Dimensionierung des Faserverbund- Hohlbauteils, einer Handhabung und Konturausbildung des Vorformlings bzw. des Hohlbauteils, des konstruktiven Aufwands, des Reinigungsaufwands und der Werkzeugkosten zu verbessern. Die vorstehend genannte Aufgabe wird wenigstens in Teilaspekten gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Formgebungswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Dabei gelten Merkmale und Einzelheiten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Formgebungswerkzeug und jeweils umgekehrt und wechselweise, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsgesichts- punkten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Hohlbauteils mit den Schritten:
a) Bereitstellen einer aufblasbaren Trägerstruktur;
b) Aufbringen von Fasermaterial auf die Trägerstruktur, um einen Vorformling herzustellen;
c) Einbringen des Vorformlings auf der Trägerstruktur in ein Formgebungswerkzeug;
d) Erzeugen eines Überdrucks innerhalb der Trägerstruktur derart, dass der Vor- formling durch die Trägerstruktur an Formgebungsflächen des Formgebungswerkzeugs gedrückt wird,
vorgeschlagen. Erfindungsgemäß weist die Trägerstruktur wenigstens abschnittweise einen Wellschlauch oder ein wellschlauchartiges Element auf. Das Verfahren kann insbesondere für die Herstellung eines Faserverbund-Hohlbauteils für den Fahrzeugbau, vorzugsweise den Automobilbau oder den Motorradbau, angepasst sein. Unter einem Wellschlauch wird im Sinne der Erfindung eine schlauchartige Struktur, insbesondere aus einem Kunststoff (Thermoplast, PVC, etc.) verstanden, die eine im weitesten Sinne wellenartige bzw. gewellte Außenwand aufweist; insbe- sondere sind auch handelsübliche Wellschläuche zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet. Die Wellenform der Außenwand kann gewendelt oder ringförmig sein, und ermöglicht eine axiale Streckbarkeit der Trägerstruktur wenigstens in dem jeweiligen Abschnitt oder insgesamt, ohne dass der Außenradius des Wellschlauchs wesentlich verändert wird. Dadurch bleibt der Vorformling auf der Trägerstruktur (dem Wellschlauch) formstabil, auch wenn eine Streckung des Wellschlauchs erfolgt. Die Wellenstruktur stellt auch eine gewisse Versteifung und Tragfähigkeit trotz vergleichsweise geringer Wandstärke bereit. Daher ist die Trägerstruktur auch drucklos weitgehend formstabil. Dennoch ist der Wellschlauch so flexibel, dass bei ausreichendem, technisch sinnvollem Innendruck eine für die Zwecke des Blasformens hinreichende Expansion erreicht und der Innendruck an das Fasermaterial weitergegeben werden kann. Zusätzlich haben die Erfinder festgestellt, dass eine Konturausbildung des Vorformlings aufgrund der axialen Dehnbarkeit bei radialer Formstabilität des Wellschlauchs gegenüber herkömmlichen aufblasbaren Stützkernen verbessert ist, da unter anderem bei einseitiger Streckung des Wellschlauchs auch eine Krümmung des Vorformlings und damit des herzustellenden Hohlbauteils möglich ist. Das Aufbringen des Fasermaterials auf die Trägerstruktur kann beispielsweise, aber nicht nur, das Flechten von Langfasern, Auflegen oder Wickeln von Fasermatten und andere bekannte Techniken umfassen. Das Einbringen des Vorformlings in das Formgebungswerkzeug erfolgt vorzugsweise so, dass das Faserma- terial des Vorformlings zwischen der Trägerstruktur und Formgebungsflächen des Formgebungswerkzeugs liegt. Nach der Erzeugung des Überdrucks und dem damit verbundenen Andrücken des Vorformlings an die Formgebungsflächen des Formgebungswerkzeugs schließen sich weitere, an sich bekannte Verfahrensschritte an, wie etwa ein Aushärten des Vorformlings in der Form, ein Ablassen des Drucks, ein Öff- nen der Form, ein Herausnehmen des Bauteils aus der Form und ein Entfernen der Trägerstruktur.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens dieses Erfindungsgesichtspunktes wird während Ausführung des Schrittes des Aufbringens von Fasermaterial auf die Trägerstruktur die Trägerstruktur so gehalten, dass eine axiale Längenänderung der Trägerstruktur verhindert wird. Das Halten der Trägerstruktur kann beispielsweise, aber nicht nur, durch eine geeignete Zugeinheit (die beispielsweise für einen nachstehend zu beschreibenden Verfahrensschritt eines Streckens der Trä- gerstruktur verwendet wird) oder dergleichen verwirklicht werden. Dadurch wird ein stabiles Aufbringen des Fasermaterials auf der Trägerstruktur ermöglicht.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens dieses Erfindungsgesichtspunkts wird nach dem Aufbringen von Fasermaterial auf die Trägerstruktur die Trägerstruk- tur mit dem aufgebrachten Fasermaterial auf eine Länge, die wenigstens im Wesentlichen einer Länge des herzustellenden Faserverbund-Hohlbauteils entspricht, abgelängt. Dies bedeutet, dass die Trägerstruktur (der Wellschlauch) mit Überlänge beflochten werden kann, um anschließend auf Bauteillänge gekürzt zu werden. Dies kann einerseits den Vorgang des Aufbringens des Fasermaterials, wie etwa einen Flechtvorgang, erleichtern, andererseits die in das Formgebungswerkzeug einzubringende Einheit aus Vorformling mit Trägerstruktur hinsichtlich Handhabung, Raumbedarf, Gewicht, etc. verbessern. Mit anderen Worten, es können auf einem einzigen Wellschlauch die Vorformlinge mehrerer Bauteile in einem einzigen Arbeitsgang ausgebildet werden, die danach auf die entsprechende Länge geschnitten wer- den. Damit kann eine Automatisierung des Prozesses verbessert werden, und es ist auch eine kontinuierliche Befiechtung und Ablängung möglich. Alternativ ist es natürlich auch möglich, Fasermaterial auf einem einer Einzellänge eines Vorformlings entsprechenden Abschnitt des Wellschlauchs, etwa zwischen Anschlägen, aufzubringen, um jeweils nur einen einzigen Vorformling herzustellen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens dieses Erfindungsgesichtspunkts wird die Trägerstruktur nach dem Aufbringen des Fasermaterials und vor dem Einbringen des Vorformlings in das Formgebungswerkzeug derart gestreckt, dass ein von Fasermaterial freies Ende der Trägerstruktur erzeugt wird. Mit anderen Worten, die Trägerstruktur wird„unter dem Vorformling herausgezogen", sodass zumindest ein freies Ende über eine axiale Länge des Vorformlings hervorragt, wobei jedoch der Vorformling weiterhin über der gesamten Länge gestützt bleibt. Dieses freie Ende der Trägerstruktur kann zum Aufblasen in das Formgebungswerkzeug eingespannt werden, wobei das Fasermaterials frei bleiben kann. Dadurch ist es möglich, das Blasformen so durchzuführen, dass das Fasermaterial keine übermäßigen Spannungen erfährt. Dies kann auch zur Güte des Faserverbund-Hohlbauteils beitragen. Mit anderen Worten, das Verfahren dieses Erfindungsgesichtspunktes kann so ausgestaltet sein, dass der Überdruck über ein von Fasermaterial freies Ende der Trägerstruktur in das Innere der Trägerstruktur eingeleitet wird. Daher ist in dem Formgebungswerkzeug kein bewegliches Schiebeelement zur Einleitung der Presskraft erforderlich. Der Reinigungsaufwand des Werkzeugs und die Werkzeugkosten ins- gesamt können sich verringern. Zudem ist die Prozesssicherheit weiter erhöht.
Das Verfahren kann in bevorzugten Ausführungsformen so ausgestaltet sein, dass das auf die Trägerstruktur aufgebrachte Fasermaterial vor dem Aufbringen auf die Trägerstruktur mit einem Matrixmaterial versehen (beispielsweise getränkt oder im- prägniert) wird. Gleichermaßen ist es möglich, den Vorformling vor dem Einbringen in das Formgebungswerkzeug insgesamt mit einem Matrixmaterial zu versehen (beispielsweise zu tränken). Schließlich ist es auch möglich, ein Matrixmaterial bei bereits eingesetztem Vorformling über das Formgebungswerkzeug zu injizieren. Auf diese Weise wird ein Faser-Matrix-Verbund erzeugt, der in dem Formgebungswerk- zeug zu einem Faserverbund-Hohlbauteil aushärten kann.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Formgebungswerkzeug zur Herstellung eines Faserverbund-Hohlbauteils aus einem Vorformling, der ein auf einer aufblasbaren Trägerstruktur aufgebrachtes Fasermaterial aufweist, vorgeschlagen. Das Formgebungswerkzeug ist zum Aufnehmen des Vor- formlings auf der Trägerstruktur und Einleitung von Überdruck in das Innere der Trägerstruktur derart ausgebildet und eingerichtet, dass das Fasermaterial des Vorform- lings unter der Wirkung des Überdrucks durch die Trägerstruktur an Formgebungsflächen des Formgebungswerkzeugs gedrückt wird. Erfindungsgemäß weist das Formgebungswerkzeug einen Druckanschlussteil mit einem Druckanschluss zum Einleiten des Überdrucks auf, wobei der Druckanschlussteil eine zu einem Innenraum des Formgebungswerkzeugs hin weisende Aufnahmestruktur, insbesondere Ringnut, die zur Aufnahme eines axialen Endes der Trägerstruktur ausgebildet ist, aufweist, wobei Dichtungsmittel zum druckdichten Abdichten der Aufnahmestruktur mit dem darin aufgenommenen axialen Ende der Trägerstruktur vorzugsweise vorgesehen sein können und wobei eine Druckverbindungsleitung vorgesehen ist, die den Innenraum des Formgebungswerkzeugs mit dem Druckzuführungsanschluss verbindet und in einer von der Aufnahmestruktur umschlossenen Fläche des Druck- anschlussteils endet.
Das vorgeschlagene Formgebungswerkzeug dieses Erfindungsgesichtspunkts ist zur Verarbeitung eines Vorformlings aus einem Fasermaterial, das auf einer Trägerstruktur, die wenigstens abschnittweise einen Wellschlauch oder ein wellschlauchartiges Element aufweist, aufgebracht ist, besonders geeignet und ausgebildet. Insbesondere ist es möglich bzw. wird durch die besonders angepasste Auslegung und Ausbildung ermöglicht, ein Ende der Trägerstruktur, die durch axiales Strecken des Well- schlauchs oder Wellschlauchabschnitts erzeugt wurde und von Fasermaterial frei ist, in der Aufnahmestruktur aufzunehmen. Das Formgebungswerkzeug dieses Erfin- dungsgesichtspunkts ist somit zur Verwendung in den vorstehend beschriebenen Verfahren angepasst und kann daher auch die gleichen Vorteile verwirklichen. Weitere Merkmale, Aufgaben und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt bzw. zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Vorformlings auf einer Trägerstruktur zur Veranschaulichung eines Verfahrensschritts als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung entsprechend Fig. 1 mit einer in axialer Richtung gelängten Trägerstruktur zur Veranschaulichung eines weiteren Verfahrensschritts dieses Ausführungsbeispiels; Fig. 3 eine schematische Darstellung des Vorformlings mit der Trägerstruktur von Fig. 2 in einem Formgebungswerkzeug zur Veranschaulichung eines noch weiteren Verfahrensschritts dieses Ausführungsbeispiels, wobei das Formgebungswerkzeug selbst ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei sind gleiche Bauteil in mehreren Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bauelemente und Merkmale, Zwecke und Wirkungen, die in Bezug auf ein Ausführungsbespiel beschrieben werden, sind, soweit nicht ausdrücklich oder ersichtlich ausgeschlossen, als in jedem anderen Ausführungsbeispiel anwendbar anzunehmen und sollen auch in Bezug auf das jeweils andere Ausführungsbeispiel als offenbart gelten, auch wenn sie dort nicht ausdrücklich gezeigt und/oder beschrieben werden. Es versteht sich ferner, dass die Zeichnungen als schematisch zu verstehen sind und ihnen keine Einschränkungen im Hinblick auf konkrete Abmessungen oder Größenverhältnisse entnommen werden sollen, es sei denn, dies wäre ausdrücklich so beschrieben.
Anhand der Fign. 1 bis 3 werden nachstehend ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbund-Hohlbauteils als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie ein Formgebungswerkzeug als ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1 wird ein Fasermaterial 4 auf eine bereitgestellte Trägerstruktur 2, die in diesem Ausführungsbeispiel ein Wellschlauch 3 ist, gefloch- ten, um einen Vorformling 1 herzustellen. Der Wellschlauch 3 weist eine Längsachse L auf. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit weist der Wellschlauch 3 eine wendeiförmig umlaufende Welle 3a auf.
Somit stellt Fig. 1 einen Verfahrensschritts eines Bereitstellens der Trägerstruktur 2 und eines Aufbringens des Fasermaterials 4 auf der Trägerstruktur 2 dar.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung entsprechend Fig. 1 einen Zustand, in welchem der Wellschlauch 3 (die Trägerstruktur 2) durch Zug (Pfeil„Z") um ein vorbestimmtes Maß gestreckt wurde. Durch das Strecken des Wellschlauchs 3 hat sich ein freies Ende 5 ausgebildet, welches von dem Vorformling 1 (dem Fasermaterial 4) in axialer Richtung hervorragt.
Somit zeigt Fig. 2 einen Verfahrensschritt eines Streckens der Trägerstruktur 2 derart, dass ein von Fasermaterial 4 freies Ende 5 der Trägerstruktur 2 erzeugt wird. Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung den Vorformling 1 auf der Trägerstruktur 2, der in ein Formgebungswerkzeug 6 eingebracht ist. Das Formgebungswerkzeug 6, das auch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, weist ein Oberteil 7 als eine erste Teilform und ein Unterteil 8 als eine zweite Teilform auf. Das Oberteil 7 und das Unterteil 8 weisen jeweils zylin- derhalbschalenförmige Abschnitte auf, welche Formgebungsflächen 7a, 8a ausbilden. Die Formgebungsflächen 7a, 8a begrenzen somit einen Innenraum 6a des Formgebungswerkzeugs 6 in radialer Richtung. Die Formgebungsfläche 7a des Oberteils 7 und die Formgebungsfläche 8a des Unterteils 8 sind in Form und Größe an die Außenkontur des Vorformlings 1 angepasst.
Das Unterteil 8 des Formgebungswerkzeugs 6 weist einen Druckanschlussteil 9 auf, der den Innenraum 6a des Formgebungswerkzeugs 6 in axialer Richtung begrenzt. Das Oberteil 7 und das Unterteil 8 mit seinem Druckanschlussteil 9 sind in ihrer Form aneinander angepasst, um den abgeschlossenen Innenraum 6a zu umschließen. An einem nicht näher dargestellten anderen axialen Ende des Formgebungswerkzeugs 6 kann eines oder beide des Oberteils 7 und des Unterteils 8 einen Verschlussteil aufweisen, der den Innenraum 6a des Formgebungswerkzeugs 6 auf jener Seite in axialer Richtung begrenzt. Alternativ kann auch ein Deckel (nicht näher dargestellt) für diesen Zweck vorgesehen sein.
Der Druckanschlussteil 9 weist eine Druckverbindungsleitung 9a auf, die den Innen- räum 6a des Formgebungswerkzeugs 6 mit einer Umgebung verbindet und sich in einer den Innenraum 6a in axialer Richtung begrenzenden Fläche 9b des Druckanschlussteils 9 zum Innenraum 6a hin öffnet. In der Fläche 9b ist ferner eine Aufnahmestruktur 9c ausgebildet, die in diesem Ausführungsbeispiel als eine Ringnut ausgebildet ist. Die Aufnahmestruktur 9c ist zur Aufnahme des freien Endes 5 des Well- schlauchs 3 (der Trägerstruktur 2) angepasst. Ein Dichtungsmittel 10, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein O-Ring ist, ist in der Aufnahmestruktur 9c eingesetzt, um das freie Ende 5 des Wellschlauches 3 elastisch aufzunehmen und so ein Inneres des Trägerstruktur 2 von dem übrigen Innenraum 6a des Formgebungswerkzeugs 6 abzudichten (d.h., gasdicht abzuschließen). An einem äußeren Ende der Druckverbindungsleitung 9a ist ein Druckanschluss 11 vorgesehen, der mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Somit stellt Fig. 3 einen Verfahrensschritt eines Einbringens des Vorformlings 1 , der auf der Trägerstruktur 2 angeordnet ist, in das Formgebungswerkzeug 6 schematisch dar. Dabei symbolisiert ein Pfeil„P" einen weiteren Verfahrensschritt eines Erzeu- gens eines Überdrucks innerhalb der Trägerstruktur 2 derart, dass der Vorformling 1 durch die Trägerstruktur 2 an die Formgebungsflächen 7a, 8a des Formgebungs- Werkzeugs 6 gedrückt wird.
In nicht näher dargestellten, weiteren Verfahrensschritten wird der Vorformling 1 innerhalb des Formgebungswerkzeugs 6 aushärten gelassen. Es ist dabei zu verstehen, dass das Fasermaterial 4 des Vorformlings 1 mit einem Matrixmaterial (nicht näher dargestellt) getränkt ist. Dabei kann das Matrixmateriai über nicht näher dargestellte Kanäle in den Teilformen 7, 8 des Formgebungswerkzeugs 6 in der Art des an sich bekannten RTM-Verfahrens injiziert werden. Alternativ kann das Matrixmaterial in einem Zwischenschritt auf das auf der Trägerstruktur 2 aufgebrachte Fasermaterial 4 aufgebracht werden oder kann in einem Vorbereitungsschritt, der noch vor den in Fig. 1 gezeigten Verfahrensschritten durchzuführen ist, das Fasermaterial 4 mit dem Matrixmaterial versehen werden.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele, - Varianten, -alternativen und Abwandlungen beschrieben und in den Figuren veranschaulicht. Diese Beschreibungen und Darstellungen sind rein schematisch und schränken den Schutzumfang der Ansprüche nicht ein, sondern dienen nur deren beispielhafter Veranschaulichung. Es versteht sich, dass die Erfindung auf vielfältige Weise ausgeführt und abgewandelt werden kann, ohne den Schutzumfang der Patentansprüche zu verlassen.
Beispielsweise kann die Darstellung in Fig. 1 so verstanden werden, dass das Fasermaterial 4 auf dem die Trägerstruktur 2 ausbildenden Wellrohr 3 mit einer einer Bauteillänge entsprechenden Länge aufgebracht wird. Es ist jedoch gleichermaßen denkbar und bevorzugt, das Fasermaterial 4 auf einem Wellrohr 3 beliebiger Länge aufzubringen und die Anordnung dann auf eine gewünschte Länge abzulängen. Dies kann auch in einem kontinuierlichen Verfahren geschehen, wobei beispielsweise Fasermaterial 4 kontinuierlich auf einen quasi endlosen Wellschlauch 3 aufgeflochten wird und von dem beflochtenen Wellrohr 3 jeweils Stücke gewünschter Länge abge- schnitten werden.
Es ist ferner bevorzugt, dass das Wellrohr 3 während des Beflechtens bzw. Belegens mit dem Fasermaterial axial so gehalten wird, dass sich das Wellrohr 3 bei diesem Verfahrensschritt nicht längt.
Obschon in den Figuren die Trägerstruktur 2 als vollständig aus dem Wellrohr 3 bestehend dargestellt ist, ist es auch ohne weiteres denkbar, dass nur ein Endabschnitt eine wellrohrartige Struktur aufweist. Dieser Endabschnitt kann dann analog der Darstellung in Fig. 2 in Richtung Z herausgezogen werden und ein freies Ende 5 bilden. Ein mittlerer Abschnitt, der nicht notwendigerweise die Form eines Wellrohrs aufweisen muss, kann auch eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen und muss nicht, wie in den Figuren dargestellt, durchgehend zylindrisch sein.
In den Figuren ist das Wellrohr 3 mit einer wellenförmigen Spitzwelle dargestellt. Es ist zu verstehen, dass diese Darstellung rein schematisch ist und den Erfindungsgedanken in keiner Weise einschränkt. Das Profil der Welle 3a kann auch gerundet sein und kann besonders bevorzugt auch so ausgebildet sein, dass sich in gestauchtem Zustand des Wellrohres 3 eine ebene oder nahezu ebene Außenoberfläche ergibt, während die Welle 3a sich wulstartig oder faltenbalgartig nach innen erstreckt bzw. wölbt. Auch kann die Welle 3, anstelle einer durchgehenden Wendel eine
Mehrzahl von ringförmigen Einzelwellen sein, die in der Außenoberfläche des Wellrohres bzw. in einem Abschnitt der Trägerstruktur 2 ausgebildet sind.
Während in Fig. 3 nur ein axiales Ende der erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt ist, ist zu verstehen, dass an dem anderen, in der Figur nicht näher dargestellten axialen Ende der Wellschlauch 3 durch geeignete Mittel wie etwa einen Stopfen, eine Verschweißung, einen Deckel oder dergleichen oder entsprechende Formmerkmale des Formgebungswerkzeugs 6 ebenfalls gasdicht abgeschlossen sein kann. Soweit in den Figuren ein radialer Zwischenraum zwischen dem Fasermaterial 4 und der Trägerstruktur 2 dargestellt ist, dient dies in erster Linie der Veranschaulichung und Deutlichkeit der Darstellung. In der Praxis kann die Trägerstruktur 2 dicht mit dem Fasermaterial 4 belegt sein.
Es versteht sich, dass der Fachmann ausgehend von den zeichnerisch dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen mannigfache Abwandlungen, Variationen und Weiterbildungen vornehmen kann, ohne den durch die beigefügten Patentansprüche definierten Umfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Vorformling
2 Trägerstruktur
3 Wellschlauch
3a Welle
4 Fasermaterial
5 freies Ende
6 Formgebungswerkzeug
6a Innenraum
7 Oberteil (Teilform)
7a Formgebungsfläche
8 Unterteil (Teilform)
8a Formgebungsfläche
9 Druckanschlussteil
9a Druckverbindungsleitung (Bohrung)
9b Fläche
9c Aufnahmestruktur (Ringnut)
10 Dichtungsmittel
11 Druckanschluss
L Längsachse
P Überdruck
Z Zugrichtung
Die vorstehende Liste der Bezugszeichen und Abkürzungen ist integraler Bestandteil der Beschreibung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Hohlbauteils, insbesondere für den Fahrzeugbau, mit den Schritten:
a) Bereitstellen einer aufblasbaren Trägerstruktur (2);
b) Aufbringen von Fasermaterial (4) auf die Trägerstruktur (2), um einen Vorformling (1) herzustellen;
c) Einbringen des Vorformlings (1) auf der Trägerstruktur (2) in ein
Formgebungswerkzeug (6);
d) Erzeugen eines Überdrucks (P) innerhalb der Trägerstruktur (2) derart, dass der Vorformling (1 ) durch die Trägerstruktur (2) an Formgebungsflächen (7a, 8a) des Formgebungswerkzeugs (6) gedrückt wird;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Trägerstruktur (2) wenigstens abschnittweise einen Wellschlauch (3) oder ein wellschlauchartiges Element aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während der Ausführung des Schritts b) die Trägerstruktur (2) so gehalten wird, dass eine axiale Längenänderung der Trägerstruktur (2) verhindert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter gekennzeichnet durch den
Schritt:
b-1) Ablängen der Trägerstruktur (2) mit dem aufgebrachten Fasermaterial (4) nach dem Schritt b) und vor dem Schritt c) auf eine Länge, die wenigstens im Wesentlichen einer Länge des herzustellenden Faserverbund-Hohlbauteils entspricht.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter gekennzeichnet durch den Schritt:
b-2) Strecken der Trägerstruktur (2) nach dem Schritt b) und vor dem Schritt c) vor dem Einbringen in das Formgebungswerkzeug (6) derart, dass ein von Fasermaterial (4) freies Ende (5) der Trägerstruktur (2) erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt c) ein von Fasermaterial freies Ende (5) der Trägerstruktur (2) in einem Druckanschlussteil (9) des
Formgebungswerkzeugs (6) druckdicht gefasst wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Überdruck (P) über ein von Fasermaterial (4) freies Ende (5) der Trägerstruktur (2) in das Innere der Trägerstruktur (2) eingeleitet wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das auf die Trägerstruktur (2) aufgebrachte
Fasermaterial (4) vor dem Schritt b) mit einem Matrixmaterial versehen wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Vorformling vor dem Schritt c) mit einem
Matrixmaterial versehen wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Matrixmaterial über das Formgebungswerkzeug (6) injiziert wird.
10. Formgebungswerkzeug (6) zur Herstellung eines Faserverbund-Hohlbauteils aus einem Vorformling (1), der ein auf einer aufblasbaren Trägerstruktur (2) aufgebrachtes Fasermaterial (4) aufweist, wobei das Formgebungswerkzeug (6) zum Aufnehmen des Vorformlings (1) auf der Trägerstruktur (2) und Einleiten von Überdruck (P) in das Innere der Trägerstruktur (2) derart, dass das Fasermaterial (4) des Vorformlings (1) unter der Wirkung des Überdrucks (P) durch die Trägerstruktur (2) an Formgebungsflächen (7a, 8a) des
Formgebungswerkzeugs (6) gedrückt wird, ausgebildet und eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgebungswerkzeug (6) einen Druckanschlussteil (9) mit einem Druckanschluss (1 ) zum Einleiten des Überdrucks (P) aufweist, wobei der Druckanschlussteil (9) eine zu einem Innenraum (6a) des Formgebungswerkzeugs (6) hin weisende Aufnahmestruktur (9c), insbesondere Ringnut, die zur Aufnahme eines axialen Endes (5) der Trägerstruktur (2) ausgebildet ist, aufweist, wobei vorzugsweise Dichtungsmittel (10) zum druckdichten Abdichten der Aufnahmestruktur (9a) mit dem darin aufgenommenen axialen Ende (5) der Trägerstruktur (2) vorgesehen sind, und wobei eine Druckverbindungsleitung (9a) vorgesehen ist, die den Innenraum (6a) des Formgebungswerkzeugs (6) mit dem
Druckzuführungsanschluss ( 1) verbindet und in einer von der
Aufnahmestruktur (9c) umschlossenen Fläche (9b) endet.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016201765A1 (de) * 2016-02-05 2017-08-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beleuchtungsvorrichtung, Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung
GB202111221D0 (en) * 2021-08-03 2021-09-15 Composite Braiding Ltd Composite tubular structure

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100294421A1 (en) * 2007-11-22 2010-11-25 Marugo Rubber Industries, Ltd. Method for manufacturing reinforced rubber hose

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3222728A (en) * 1958-06-02 1965-12-14 Fred T Roberts & Company Apparatus for making molded flexible hose
CH459549A (de) * 1966-07-15 1968-07-15 Ciba Geigy Verfahren zur Herstellung fasergewickelter Kunststoff-Rohrbögen
GB1325759A (en) * 1970-12-01 1973-08-08 Butin Gillet Ets Apparatus and method for the formation of tubular articles
US4005234A (en) * 1973-10-01 1977-01-25 Sipler Plastics, Inc. Tubular article and method of making the same
BR8201276A (pt) * 1981-03-20 1983-01-18 Gates Rubber Co Protetor flexivel corrugado molde conjugado para produzir pares de protetores
US8522486B2 (en) * 2005-01-26 2013-09-03 University Of Maine System Board Of Trustees Composite structural member
AT508120B1 (de) * 2009-05-15 2010-11-15 Univ Innsbruck Frei formbares strukturelement und verfahren zu dessen herstellung
DE102012013289B4 (de) * 2011-07-06 2020-11-12 Diehl Aviation Laupheim Gmbh Herstellungsverfahren für ein Rohr und Anordnung zur Herstellung des Rohrs
HUE030230T2 (en) * 2012-07-26 2017-04-28 Ralph-Guenther Matzen A flexible hose shaped body, such as a tubular membrane, and a method for producing it

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100294421A1 (en) * 2007-11-22 2010-11-25 Marugo Rubber Industries, Ltd. Method for manufacturing reinforced rubber hose

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2014206979A1 *

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