EP3860835A2 - Semi-finished product and method for producing a structural component - Google Patents

Semi-finished product and method for producing a structural component

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Publication number
EP3860835A2
EP3860835A2 EP19779842.4A EP19779842A EP3860835A2 EP 3860835 A2 EP3860835 A2 EP 3860835A2 EP 19779842 A EP19779842 A EP 19779842A EP 3860835 A2 EP3860835 A2 EP 3860835A2
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EP
European Patent Office
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semi
prepreg
finished product
layer structure
layers
Prior art date
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Pending
Application number
EP19779842.4A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Julian Kuntz
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Premium Aerotec GmbH
Original Assignee
Premium Aerotec GmbH
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Filing date
Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a semi-finished product and a method for producing a structural component, in particular a structural component, which has a curved or double-curved shape or shape.
  • Structural components made of fiber composite material which have a dome-shaped or dome-shaped or otherwise spherical shape that is curved in at least two directions. Such components are used in aircraft construction e.g. used as a pressure frame or as a fuselage shell.
  • Fiber composite components wherein a layer structure, which has reinforcing fiber layers embedded in thermoplastic matrix material, between
  • Structural component wherein a plurality of semifinished layers from one
  • fiber-reinforced thermoplastic material are stacked and selectively connected to each other to fix a position of the semifinished layers relative to each other. Wrinkling during subsequent press forming is to be avoided by the type of connection.
  • a semifinished product for producing a structural component.
  • the semifinished product comprises a multiplicity of prepreg tapes which extend along one another and each have unidirectionally arranged reinforcing fibers embedded in a thermoplastic matrix material and a multiplicity of connecting strands comprising a thermoplastic material.
  • Prepreg tapes are connected to form a textile fabric in which each of the connecting strands crosses several of the prepreg tapes.
  • Connecting strands and the prepreg bands are in a first end region of the Flat structure and a second end region of the flat structure lying opposite to it, each along a connecting line
  • thermoplastic material of the connecting strands can be the same thermoplastic material as the matrix material contained in the prepreg tapes or at least have a similar composition.
  • the textile structure i.e. a structure made up of intersecting strands, offers the advantage that the semi-finished product is anisotropic
  • the textile structure allows the prepreg tapes to slide along one another, which prevents wrinkling when deforming.
  • the formation of wrinkles is further prevented by the fact that a cohesive connection of the strands, that is to say a cohesive connection between prepreg tapes and thermoplastic connecting strands, only along connecting lines lying opposite one another
  • the unidirectional thermoplastic prepreg tapes are elongated, single-ply tape material, in which continuous, unidirectional reinforcing fibers are embedded in a thermoplastic matrix material.
  • Prepreg tapes of this type have the advantage that they are easily deformable but are not very susceptible to the formation of undulations.
  • Matrix material more to produce a structural component from the semi-finished product.
  • a semifinished product for producing a structural component.
  • the semi-finished product includes a variety of
  • Prepreg tapes each in a thermoplastic matrix material
  • thermoplastic materials have embedded, unidirectionally arranged reinforcing fibers.
  • thermoplastic materials are also optional
  • the prepreg tapes are arranged to form a multiaxial fabric which comprises a plurality of layers of prepreg tapes lying one above the other, the prepreg tapes running parallel to one another within one layer, and the layers being connected at individual points relative to one another, in particular sewn, knitted, woven, welded or through another textile process connected, preferably by means of the connecting strands.
  • a multi-layer semifinished product is provided, the individual layers being formed from parallel prepreg strips and the individual layers being connected only selectively by the connecting strands.
  • connection points can be provided along parallel lines. Due to the only selective connection of the layers and the parallel
  • the individual layers can slide relative to one another and the fibers within the individual layers can slide relative to one another, as a result of which one
  • a method for producing a structural component having a curved shape is provided. According to this method, a layer structure is first formed from a plurality of layers, the layers each having at least one semi-finished product which is designed as described above. The layers can optionally be on one
  • Connection point which is located in the area of an apex of the arched shape to be produced, can be thermoplastic connected, e.g. by welding, in particular ultrasonic welding. So there is a discrete, e.g. punctiform material connection of the layers of the layer structure is produced at a point at which no or only slight relative movements of the individual layers to one another occur during the forming in order to produce the curved shape.
  • Layer structure in the curved shape at a forming temperature that is less than a melting point of the thermoplastic materials of the semi-finished product. After the forming, the formed layer structure is heated to one
  • thermoplastic materials of the semi-finished product that is, greater than the melting point of the thermoplastic matrix material of the prepreg tapes and greater than the melting point of the thermoplastic material of the connecting strands of the semi-finished product.
  • Cooled solidification temperature which is less than the melting point of the thermoplastic materials of the semi-finished product. Another idea of the invention is therefore to create wrinkles
  • Prevents reinforcement fibers By fixing the layers or layers relative to one another in an area of the layer structure which after the forming contains an apex of the curved shape of the structural component, sliding of the layers to one another in more deformed areas is facilitated.
  • the mechanical strength of the components is improved by reducing the formation of folds. Thanks to the textile structure made of prepreg tapes and
  • Connecting strands which each have one, preferably the same thermoplastic material, can be produced in a very simple and quick manner after the shaping, a large flat component.
  • the prepreg tapes can in particular have a width between 3 mm and 15 mm. In particular, it can also be provided that a width is between 0.001 percent and 5 percent of a length of the prepreg edges.
  • a width is between 0.001 percent and 5 percent of a length of the prepreg edges.
  • Prepreg tapes extend in a first direction and the
  • Connecting strands extend in a second direction running transversely to the first direction, and a first prepreg tape that is outermost in relation to the second direction and an extreme second prepreg tape that is located opposite to the first prepreg tape, in order to form the connecting lines each integrally with the Connecting strands are connected.
  • the connecting lines run along opposite, outermost prepreg bands of the semi-finished textile product. This prevents fraying or disintegration of the semi-finished product, while the sliding of the individual strips relative to one another is prevented as little as possible.
  • the prepreg strips and the connecting strands are woven together. Accordingly, the prepreg tapes run parallel to each other, e.g. in a first direction, and the connecting strands extend transversely to the prepreg bands, e.g. in a second direction, and also run parallel to each other.
  • the prepreg tapes can be provided as warp strands and the connecting strands as weft strands or vice versa. The are optional
  • Connecting strands and the prepreg tapes are woven in an atlas weave, in which the weft strand passes under a warp strand and then over more than two warp strands.
  • Connecting rods offers the particular advantage that within the The reinforcing fibers are approximately parallel to one another. Furthermore, weaving can be carried out automatically in a simple manner.
  • Connecting strands each have a first end section and opposite to this second end section, the first and second end sections each projecting beyond the connecting lines. Accordingly, the connecting strands form protrusions or a kind of tabs which protrude over an edge or edge area of the fabric. These tabs can be used for cohesive coupling to other semi-finished products of the same or similar construction, which facilitates the processing of the semi-finished product.
  • Foil tapes or as threads made of the thermoplastic material are or as threads made of the thermoplastic material. Ribbons, i.e. strands with flat, rectangular cross sections, have a small cross section thickness, so that a very thin semi-finished product can be realized. Threads, i.e. strands with several filaments twisted into an approximately circular cross section, offer the advantage of a larger one
  • the connecting strands are optionally made of thermoplastic
  • Plastic material preferably the thermoplastic matrix material of the prepreg tapes.
  • the connecting strands loosen when the semi-finished product is heated to a temperature greater than the melting temperature of the thermoplastic materials to a certain extent and also improve the cohesion between the reinforcing fibers.
  • the individual layers of the layer structure are each formed from a plurality of semi-finished products in which the connecting strands protrude beyond the connecting lines, as was described above.
  • Prepreg tapes of a respective further semi-finished product thermoplastic bonded.
  • Connecting strands of the further semi-finished product are connected to prepreg tapes of the first semi-finished product in a thermoplastic manner. This makes it easy to produce large flat layers.
  • a welding process e.g. Ultrasonic welding can be used.
  • the layer structure is formed in such a way that the prepreg strips extend in different layers in different directions.
  • the layers are stacked one on top of the other in such a way that the prepreg strips of two adjacent layers or layers each extend in different directions.
  • the reinforcing fibers thus also extend in different layers in different directions, which improves the mechanical strength of the structural component.
  • the layer structure is formed by sequentially stacking the layers on a flat storage surface, and the forming is carried out in a further step, for example in a cavity Molding tool, wherein the cavity is formed by a molded part with a contour surface corresponding to the curved shape of the structural component and a flat contact part.
  • Stacking on a flat surface has the advantage that a large number of layers can be deposited quickly, and the risk of wrinkles is low.
  • the forming takes place in a separate (press) forming step.
  • the layer structure is formed by sequential stacking of the layers on a curved storage surface and thereby simultaneously deformed into the curved shape, whereby the
  • Storage area is formed a contour surface of a molded part of a mold corresponding to the curved shape of the structural component, the molded tool additionally having a flat contact part for forming a cavity with the molded part.
  • Each layer is placed on a curved surface and thereby at least partially already formed into the desired shape. This offers the advantage that the individual layers do not have to slide against one another, or only slide to a small extent, which further reduces the risk of wrinkles. It can optionally be provided that layers of the layer structure deposited on the curved contour surface of the molded part are in addition to those in the area of the
  • connection point located at the apex at further points
  • Connection points are connected thermoplastic. This fixes the layers in their position.
  • the layer structure is heated in the cavity of the molding tool. if the Layers have already been deposited on the molded part, the cavity is first closed by the deposit part, thereby compacting the individual layers.
  • the molded part of the molding tool is designed as a flat, first molded sheet, the contact part being designed as a flat, second molded sheet.
  • the molded part and the plant part are therefore each designed as flat, curved metal plates.
  • the molded parts have a low heat capacity. As a result, the cavity can be heated up quickly and with little energy expenditure.
  • the molded part can also be designed as a partially solid form, e.g. with a surface section, which forms the contour surface, and with a base section, which is designed as a stiffening structure and supports the surface section.
  • a magnetic field is generated to apply the compression pressure by means of a magnetic device, which magnetic field is coupled into a magnetizable material assigned to the first shaped plate and / or into a magnetizable material assigned to the second shaped plate in such a way that the layer structure is subjected to the compression pressure through the shaped plates .
  • a magnetic field directed transversely to the contour surface is generated.
  • the compression pressure is generated by means of a magnetic force which, for example, can act directly on the shaped sheets, e.g. if the first and / or the second shaped sheet is formed from a magnetizable metal material and the magnetizable material is assigned to the respective shaped sheet in this way.
  • the first and / or the second shaped sheet is formed from a magnetizable metal material and the magnetizable material is assigned to the respective shaped sheet in this way.
  • Magnet device also coupled to the mold plates magnetizable elements have as a magnetic material, which press the molded sheets relative to one another by the action of the magnetic field. Due to their planar extent, the shaped sheets allow the formation of a shape extending through the cavity in which the layer structure is located
  • the molding tool for heating and cooling or consolidating is placed on one mold half, the compression pressure being applied by the molding tool during cooling.
  • the mold half can in particular serve as a kind of support for the
  • the mold half can also serve as a heat sink.
  • Molding tool in the cavity of which the layer structure is accommodated, is pressed together between two mold halves adapted to an outer contour of the molding tool. In this way, the final desired curved shape of the structural component can be produced very precisely.
  • Press tool also serves as a heat sink for cooling the layer structure.
  • a heating of the layer composite in the cavity of the mold and one Cooling the layer composite in the cavity of a separate pressing tool speeds up the process and saves energy.
  • the layer structure is heated by inductive heating of the shaped sheets or by means of
  • Infrared radiation Infrared radiation.
  • Inductive heating that is to say heating by generating alternating magnetic fields by means of an alternating electrical voltage, offers the advantage that the shaped plates themselves act as a heating device. This enables the cavity to be heated up efficiently. Infrared radiation can advantageously be generated with little design effort. Since the shaped sheets have a low heat capacity, both heating is by means of
  • Infrared radiation as well as inductive heating of the mold plates are suitable for generating rapid temperature changes in the cavity, which accelerates both the heating and the cooling of the layer structure.
  • a vacuum is created in the cavity of the molding tool.
  • air that may be present between or in the layers of the layer structure becomes from the layer structure
  • the vacuum can be used at least partially to generate the compression pressure or the pressure for forming. This further speeds up the process.
  • a “curved component” or a “curved shape” is generally understood to mean a geometric body that has at least a first one
  • a domed body is understood here to mean an at least partially dome-shaped, spherical, parabolic or bowl-shaped body.
  • a vertex of the arched shape of the component can, for example, by the center of gravity of one of the body forming the arched shape
  • the vertex can be on a
  • directions and axes which relate to the course of physical structures, a course of an axis, a direction or a structure “along” another axis, direction or structure is understood here to mean that these, in particular the tangents resulting in a respective location of the structures at an angle of less than or equal to 45 degrees, preferably less than 30 degrees and
  • a course of an axis, a direction or a structure “transverse” to another axis, direction or structure is understood here to mean that these, in particular, the tangents resulting in a respective location of the structures each run at an angle of greater than or equal to 45 degrees, preferably greater than or equal to 60 degrees and particularly preferably perpendicular to one another.
  • Reinforcing fibers herein may be generally filamentary or filamentary fibers, such as carbon, glass, ceramic, aramid, boron, mineral, natural, or plastic fibers, or mixtures thereof.
  • a “melting point” or a “melting temperature” in relation to a thermoplastic material is understood here to mean a temperature above which the material is in a flowable, viscous state. Above the
  • Melting temperature can be a component made of thermoplastic material with another component made of thermoplastic material, which is also above the
  • Melting temperature is present, cohesively connected, in particular fused.
  • Fig. 1 is a plan view of a semi-finished product according to one
  • Fig. 2 is a plan view of a semi-finished product according to another
  • Fig. 3 is a schematic sectional view of a prepreg tape
  • Fig. 4 is a schematic sectional view of a connecting strand
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of a connecting strand
  • Fig. 6 is a plan view of a location for generating a
  • Fig. 7 is a plan view of a location for generating a
  • Fig. 8 is a plan view of the position of Fig. 7 after performing a
  • FIG. 9 shows a schematic exploded view of a layer structure composed of several layers
  • FIG. 10 shows a plan view of a layer structure composed of several layers after the creation of an optional connection point in one step of a method according to an exemplary embodiment of the present invention
  • Fig. 1 1 is a schematic sectional view of a layer structure
  • Fig. 12 is a schematic sectional view of a layer structure from
  • FIG. 13 shows a forming and heating of a layer structure in a cavity of a molding tool in steps of a method according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 16 shows a schematic partial sectional view of a semifinished product according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 shows a structural component produced by means of a method according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals designate identical or functionally identical components, unless stated otherwise.
  • the figures 1, 2 and 16 each show a semi-finished product 1 for producing a
  • Structural component B As shown in FIGS. 1, 2 and 16, the semifinished product has a multiplicity of prepreg strips 2 and a multiplicity of connecting strands 3.
  • the prepreg tape 2 has a plurality of reinforcing fibers 21 which extend in one direction or unidirectionally.
  • the reinforcing fibers 21 can be present, for example, as fiber bundles.
  • the reinforcing fibers 21 are in one
  • the prepreg tapes 2 are realized as narrow, strip-shaped tapes. As shown in Fig. 3, the prepreg tapes 2 can have a width b2, e.g. in a range between 1 mm and 15 mm, and a length I2, e.g. have in a range between 0.5 m and 100 m.
  • the connecting strands 3 can each consist of a thermoplastic material or have a thermoplastic material.
  • 4 shows, by way of example, a reinforcing strand 3 in cross section, which is realized as a film strip 33 consisting of thermoplastic material 30.
  • the film strip 33 can be realized with a rectangular cross section.
  • 5 shows, by way of example, a reinforcement strand 3 in cross section, which is designed as a thread 34 consisting of thermoplastic material 30.
  • the thread 34 can consist of several twisted filaments 35 may be formed, which form an approximately circular cross section of the thread 34.
  • the reinforcing strands 3 contain the same thermoplastic material that is used as the matrix material of the prepreg tapes.
  • Connecting strands 3 crosses several of the prepreg strips 2.
  • each connecting strand 3 runs in sections on opposite sides of the prepreg strips 2.
  • the prepreg strips 2 run along one another and do not cross one another within the flat structure 4.
  • Fig. 1 are the
  • the prepreg tapes 2 extend in a first direction R1 and the connecting strands 3 extend in a second direction R2 running transverse to the first direction R1.
  • a first prepreg tape 2A which is outermost in relation to the second direction R2 and an extreme second prepreg tape 2B which is situated opposite to the first prepreg tape are integrally connected to the connecting strands 3 in FIG. 1.
  • the connecting strands 3 are in the region of a first end section 31 with the first prepreg tape 2A and in the region of a second end section 32, which is opposite to the first end section 31 with respect to the second direction R2 second prepreg tape 2A integrally connected.
  • the first and the second prepreg tape 2A, 2B each define opposite edges of the textile fabric 4.
  • each of the connecting strands 3 with the first and the second prepreg tape 2A, 2B be integrally connected.
  • the connecting strands 3 and the prepreg strips 2 are integrally connected to one another in a first end region 41 of the flat structure 4 and in a second end region 42 of the flat structure 4 lying opposite this, along a connecting line 5A, 5B.
  • the connecting lines 5A, 5B each run along the first direction R1 or along the first and second prepreg bands 2A, 2B.
  • the cohesive connection can be produced, for example, by ultrasonic welding.
  • first end section 31 of the connecting strands 3 protrudes or projects beyond the first prepreg band 2A and the second end section 32 of the connecting strands 3 extends beyond the second prepreg band 2B and thus, and thus forms a protruding tab.
  • the first end section 31 of the connecting strands 3 protrudes or projects beyond the first prepreg band 2A and the second end section 32 of the connecting strands 3 extends beyond the second prepreg band 2B and thus, and thus forms a protruding tab.
  • the prepreg strips 2 and the connecting strands 3 are intertwined and thereby form a textile, single-layer flat structure 4.
  • the connecting strands 3 run transversely to the prepreg bands 2, each of the
  • Connecting strands 3 crosses several of the prepreg strips 2.
  • each connecting strand 3 runs in sections on opposite sides of the prepreg strips 2.
  • the connecting strands 3 are exemplary as
  • the connecting strands 3 in the area of a first end section 31 and in the area of a second end section 32, which is opposite to the first end section 31 with respect to the second direction R2, are each materially bonded to one of the prepreg strips 2 connected.
  • the connecting strands 3 and the prepreg strips 2 are integrally connected to one another in a first end region 41 of the flat structure 4 and in a second end region 42 of the flat structure 4 lying opposite to this, along a connecting line 5A, 5B.
  • connection lines 5A, 5B each run along intersections of the prepreg strips 2 and the connecting strands 3 and obliquely to a longitudinal extent of the prepreg strips 2 and the connecting strips 3.
  • the integral connection can, for example, by
  • Connection line 5B protrudes and thus forms a protruding tab.
  • the in Figs. 1, 2 semi-finished products 3 shown by way of example allow the prepreg tapes to slide against one another due to their textile structure, thereby reducing the risk of wrinkles when the semi-finished product is deformed.
  • the semi-finished product 1 shown schematically and by way of example in FIG. 16 is constructed in several layers.
  • the prepreg tapes 2 are arranged to form a surface-extending multiaxial fabric 6, which comprises a plurality of layers 60 of prepreg tapes 2 lying one above the other. As shown schematically in FIG. 16, the prepreg strips 2 extend parallel within a respective layer 60 to each other. In adjacent layers 60 the extend
  • Prepreg tapes 2 in different directions, e.g. across from each other. 16 shows only two layers or layers 60 for the sake of simplicity.
  • the individual layers 60 are relative to one another on individual, preferably discrete, e.g. periodically repeating places or stitched at points or
  • a connecting strand 3 can be used to connect the individual layers 60.
  • the connecting strand 3 wraps around, for example, two intersecting prepreg bands 2 at an intersection.
  • the connecting strand 3 is preferably designed as a thread 34.
  • the prepreg strips 2 can slide within one layer 60 and the layers 60 against one another, as a result of which the
  • FIG. 17 shows an example of a curved structural component B in the form of a
  • the structural component B can in particular have a circular peripheral edge E.
  • the structural component can, for example, be dome-shaped or dome-shaped and thus curved in several directions of curvature. 17 is a
  • the apex P of the arched shape of the structural component B is shown, which is given by an intersection of lines of symmetry S1, S2 of the structural component B.
  • a layer structure 100 is first formed, which has a plurality of layers 110 lying one above the other, the layers 110 each containing at least one semifinished product 1, as is exemplified by FIGS. 1, 2 and 16.
  • the layers 1 10 realized as flat mats.
  • the figures 6 to 8 show an example of the production of a single layer 1 10 from several of the semi-finished products 1 shown in FIG thermoplastic or cohesively connected, e.g. by ultrasonic welding.
  • End sections 32 of the connecting strands 3 of the further semifinished product 12 are also thermoplastic bonded to prepreg strips 2 of the first semifinished product 1 1, for example also by ultrasonic welding. As shown in FIG. 6, the first end sections 31 of the connecting strands 3 of the first semifinished product 1 1 overlap the outermost second prepreg band 2B of the second semifinished product 12 and the second end sections 32 of the connecting strands 3 of the first
  • Semi-finished products 12 overlap the outermost first prepreg tape 2A of the first
  • the semifinished product 1 shown in FIG. 2 can be connected in the same way to other such semifinished products 1.
  • FIG. 7 shows a layer 110, which was formed by several semi-finished products 1 as described above.
  • the individual semi-finished products 1 before connecting them to a layer 1 10 each at opposite ends 1A, 1 B.
  • different circumferential shapes of the layers 110 can be generated, for example an approximately circular circumference, as is shown by way of example in FIG.
  • a further cut can be made by the
  • one layer contains 1 10 of the
  • Layer structure 100 a plurality of layers 60 of the semi-finished product 1.
  • the layer structure 100 is generally formed by stacking or depositing a plurality of layers 110 one on top of the other, as exemplified in FIG. 9 in one
  • the layer structure 100 can in particular be designed such that the
  • the prepreg strips 2 extend from mutually adjacent layers 110 of the layer structure 100 in intersecting directions R1 10.
  • the layer structure 100 is shown by way of example in FIG. 1 1, the layer structure 100
  • Storage area 150a are formed.
  • the layer structure 100 can also be formed by stacking the layers 110 on a curved storage surface 150a are as shown schematically in Fig. 12. In the latter case, due to the slack nature of the textile fabric 4 or the multiaxial scrim 6, there is at least partial deformation of the individual layers 110 in accordance with the curved storage surface 150a. The arched
  • Storage surface 150a can be provided, for example, by a contour surface 210a of a molding tool 200 which corresponds to the curved shape of structural component B.
  • the molding tool 200 is explained in detail below.
  • the layers 110 are optionally thermoplastic bonded, for example in the region of the vertex P of the arched shape to be produced, at a connection point 120, e.g. by ultrasonic welding.
  • the connection point is selected such that no or only a very slight displacement of the layers 110 relative to one another is necessary in the corresponding region during the subsequent deformation.
  • there is optionally also a thermoplastic connection at further connection points 121 away from the apex P e.g. also by
  • Ultrasonic welding. 10 is a schematic plan view of a
  • Layer structure 100 shown which is formed from layers 1 10 with a circular circumference.
  • the connection point 120 is formed with respect to a radial direction in the area of the center. This is the area that the
  • the layer structure 100 is deformed into the curved shape.
  • This forming step takes place at a forming temperature which is lower than a melting point of the thermoplastic materials 20, 30 des Semifinished product 1.
  • the forming temperature is thus less than a melting point of the matrix material 20 of the prepreg strips 2 and less than a melting point of the thermoplastic material 30 of the connecting strands 3.
  • the prepreg strips 2 and the reinforcing strands 3 of the semifinished products 1 contained in the layers 110 are in one solid state, which reduces the friction or the viscous adhesion between and within the layers 1 10.
  • the reinforcing fibers within the individual prepreg bands are still supported by solid matrix material, so that the fibers are better protected from dents even in the event of a pressure load in the longitudinal direction of the fibers due to the forming process. This prevents the formation of wrinkles, waviness or undulations in the fiber layers.
  • Forming can take place, for example, in a cavity 205 of a molding tool 200, as is shown schematically in FIG. 13.
  • the molding tool 200 has a molded part 210 with a contour surface 210a corresponding to the curved shape of the structural component B and an abutment part 220.
  • the contact part 220 and the molded part 210 can be positioned relative to one another in a closed position, as is shown by way of example in FIG. 13.
  • a cavity 205 is formed between the contour surface 210a and an inner surface 220a of the contact part 220.
  • a seal 215 can be arranged between the contact part 220 and the molded part 210, which seals the cavity 205 hermetically in the closed position of the molding tool 200.
  • the molded part 210 can be designed as a flatly extending first molded sheet 21 1 and the contact part 220 as a flatly extending second molded sheet 221.
  • the inner surface 220a of the plant part 220 can correspond to the shape of the Structural component B or complementary to the contour surface 210a of the molded part 210.
  • the shaped part 210 and the abutment part 220 are subjected to a force F such that the Layer structure 100 is pressed between molded part 210 and plant part 220.
  • the force F can be generated, for example, by creating a vacuum in the cavity 205 of the molding tool 200 by means of a fluidically conductive to the cavity 205
  • coupled evacuation device or pump 230 can be applied, as shown in FIG. 13 as an example. At the same time, this ensures that 100 air pockets possibly present in the layer structure are removed or reduced.
  • the force F can also be generated by generating a magnetic field which is coupled into a magnetizable material assigned to the first shaped plate 21 1 and / or into a magnetizable material assigned to the second shaped plate 221 in such a way that the layer structure is formed by the compression pressure is applied to the mold plates.
  • the first and / or the second shaped plate 21 1, 221 and / or a substructure, such as the mold half 310 is formed from a magnetizable metal material and a magnetic field is generated which the first and the second shaped plate 21 1, 221 contracts or compresses relative to each other.
  • the magnetizable material is assigned to the shaped sheets 21 1, 221 in that they are themselves formed from or contain a magnetizable material.
  • the first mold plates 21 1 can be magnetized Material can also be assigned in that the mold half 310 is formed from or has a magnetizable material.
  • a magnetic device 240 can be provided with a plurality of electrical induction coils 241, which are distributed along the contour surface 210 a of the molded part 210. Instead of electrical induction coils 241, permanent magnets (not shown) can also be provided. In general, the magnetic device 240 can be set up to generate a magnetic field
  • Induction coils 241 are referred to as magnetic field generators, the features disclosed for this also apply in an analogous manner to other magnetic field generators.
  • the magnet device 240 can be located in the substructure of the mold half 310 or, for example, on the other side, above the upper mold plate 221.
  • the magnet device 240 can be at least partially flexible or articulated have designed support structure which is coupled to the second shaped plate 221, so that the induction elements 241 are flexibly connected to one another and can adapt to the shaped plate 221 in order to transmit the pressure as uniformly as possible.
  • the magnet device 240 is in particular set up to generate a magnetic field directed transversely to the contour surface 210a.
  • the reinforcement profiles 130 can, for example, have a double-T-shaped cross section, as is shown schematically in FIG. 13, and also have a thermoplastic material.
  • the reinforcement profiles 130 can be formed from a fiber-reinforced thermoplastic material be.
  • the molding tool 200 is then brought into the closed position, as shown in FIG. 13.
  • the contact part 220 or the second shaped plate 221 is provided with recesses 223 through which a web of the reinforcing profile 223 extends.
  • the second shaped plate 221 can be formed, for example, in two parts, a first part having the recesses 223 in the form of slots which are open on one side and are closed by a second part.
  • the stiffening profiles 130 can also be inserted into enveloping bulges or depressions (not shown) of the second shaped plate 221 or of the contact part 220. This improves the tightness of the cavity 205.
  • the stiffening profile 130 can generally be pressed against the layer structure 100 in the cavity 205 by means of the contact part 220.
  • the formed layer structure 100 is heated to a temperature which is greater than the melting point of the thermoplastic materials 20, 30 of the semifinished product 1.
  • the thermoplastic matrix material 20 of the prepreg strips 2 and the thermoplastic material 30 of the connecting strands 3 are melted, as a result of which the individual layers 110 of the layer structure 100 fuse with one another and are thereby connected.
  • the optional stiffening profiles 130 are thereby also fused to the uppermost layer 110.
  • the heating is preferably carried out in the cavity 205 of the molding tool 200.
  • a vacuum is also created in the cavity 205 by means of the pump 205.
  • a heater 250 can be used to heat the cavity 205
  • heater 250 is exemplified as one
  • Induction heater 252 executed which one or more
  • Induction coils 253 has in at least one of the shaped plates 21 1, 221 to induce an alternating magnetic field, which inductively heats the shaped plate 21 1, 221, so that the cavity 205 is heated. 13 is the
  • the first shaped sheet 21 1 is preferably excited thereby, so that the layer structure 100 heats up from this and the optional ones
  • Stiffening profiles 130 are primarily heated in the area in which they rest on the layer structure 100.
  • the heating device 250 is exemplified as an infrared radiator 251
  • a further infrared radiator (not shown) can optionally be arranged on the part of the molded part 210.
  • the infrared radiator 251 is used to generate
  • Heat radiation is set up to heat the cavity 205.
  • an induction heating device 252 can also be provided in FIG. 15, as was explained with reference to FIG. 13. It is also conceivable that the
  • Magnetic device 240 which is provided per se for applying the compression pressure, is also used as a heating device. For this purpose, it can be provided that a direct current flows through the induction coils 241 to generate the direct magnetic field for applying the compression pressure and an alternating current flows through the cavity 205 for heating.
  • the molding tool 200 can be placed on a mold half 310 during the heating, as is shown by way of example in FIG. 15.
  • the mold half 310 can have a mold surface 310a, which
  • Molding tool 200 may be shaped.
  • an insulation layer 31 1 between the mold surface 310a of the mold half 310 and the rear surface is advantageous 210b of the molded part 210 arranged to largely avoid heating the mold half 310.
  • the mold half 310 serves in particular as a support for the molding tool 200.
  • the molding plates 21 1, 221 can thus be made relatively thin. This speeds up the heating of the cavity 205 and reduces the tool costs.
  • the magnet device 240 can be integrated into the mold half 310, for example.
  • a further process step a
  • Compression pressure is a consolidation of the layer structure 100 by cooling to a solidification temperature that is less than the melting point of the
  • the layer structure 100 cools down or heat is removed from the
  • thermoplastic material 20, 30 solidifies and the structural component B is formed.
  • the consolidation can also take place in the cavity 205 of the molding tool 200.
  • the heating device 250 is switched off and / or the molding tool 205 and the heating device 250 are spatially separated from one another. As shown by way of example in FIG. 15, the consolidation or
  • the compression pressure can be generated by the vacuum device 205 and / or by the magnet device 240.
  • compression pressure 200 can be applied by molding tool 200.
  • the molding tool 200 for consolidation or cooling can be formed in one by two mold halves 310, 320 of a pressing tool 300 Cavity 305 arranged and the compression pressure can be applied through the mold halves 310, 320, as shown schematically in Fig. 14.
  • the pressing tool 300 shown by way of example in FIG. 14 has a first mold half 310 and a second mold half 320.
  • the first mold half 310 can be designed analogously to the mold half described with reference to FIG. 15 with a first mold surface 310a.
  • the second molding surface 320 has a second molding surface 320a which is designed to correspond to an outer surface 220b of the contact part 220.
  • the mold halves 310, 320 can be moved relative to one another between an open position and a closed position by means of a movement device 330, for example in the form of a hydraulic drive.
  • Fig. 14 shows that
  • Press tool 300 in a closed position or position in which the second mold surface 320a faces the first mold surface 310a and the
  • Mold halves 310, 320 or the mold surfaces 310a, 320a of the mold halves 310, 320 define the cavity 305.
  • the mold halves 310, 320 press the molded part 210 and the contact part 220 and thus the layer structure 100, which is located in the cavity 205 of the molding tool 200, together.
  • the compression pressure is thus applied by the pressing tool 300.
  • Cavity 305 of the pressing tool 300 and / or the cavity 205 of the molding tool 200 can be evacuated. If the layer structure 100 together with the
  • the cavity 205 of the forming tool 200 can optionally be evacuated before being inserted into the cavity 305 of the pressing tool 300, which facilitates the holding together of the layer structure 100 and the form plates 21 1, 221 and in the layer structure 100 beforehand air is removed before melting.
  • the mold halves 310, 320 have when consolidating or cooling the
  • Layer structure 100 has a temperature that is lower than the melting temperature of the thermoplastic materials 20, 30.
  • the mold halves 310, 320 form heat sinks, which accelerates the cooling of the cavity 205.
  • the cooling can be further accelerated in that the mold halves 310, 320 from one
  • the heat capacity of the mold halves 310, 320 is advantageously a multiple, e.g. ten times the heat capacity of the mold plates 21 1, 212 of the mold 200.
  • thermoplastic matrix material 20 thermoplastic matrix material

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Abstract

The present invention relates to a semi-finished product (1) for producing a structural component (B), comprising a plurality of prepreg strips (2), each of which comprises unidirectionally arranged reinforcement fibers (21) embedded in a thermoplastic matrix material (20), and a plurality of connecting strands (3) containing a thermoplastic plastic material (30). The prepreg strips (2) and the connecting strands (3) are either connected to form a textile fabric structure (4) or the prepreg strips (2) are arranged to form a multi-axial scrim (6), wherein individual layers (60) of the scrim (6) are connected by the connecting strands (3). The invention further relates to a method for producing a curved structural component (B) from such a semi-finished product (1).

Description

Halbzeug und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils  Semi-finished product and method for producing a structural component
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbzeug und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils, insbesondere eines Strukturbauteils, welches eine gewölbte bzw. doppelt gekrümmte Form oder Gestalt aufweist. The present invention relates to a semi-finished product and a method for producing a structural component, in particular a structural component, which has a curved or double-curved shape or shape.
Insbesondere auf dem Gebiet des Luft- und Raumfahrzeugbaus kommen Come in particular in the field of aerospace engineering
Strukturbauteile aus Faserverbundmaterial zum Einsatz, welche eine in zumindest zwei Richtungen gekrümmte, kuppel- bzw. domförmige oder anderweitig sphärische Gestalt aufweisen. Derartige Bauteile werden im Luftfahrzeugbau z.B. als Druckspante oder als Rumpfschale verwendet. Structural components made of fiber composite material are used, which have a dome-shaped or dome-shaped or otherwise spherical shape that is curved in at least two directions. Such components are used in aircraft construction e.g. used as a pressure frame or as a fuselage shell.
Zur Herstellung solcher mehrfach gekrümmter Strukturbauteile werden To produce such multi-curved structural components
typischerweise zunächst eine Vielzahl von mattenförmigen Faserhalbzeugen gestapelt, um einen Laminat- oder Schichtaufbau zu bilden. Die Faserhalbzeuge können hierbei als mit einem Matrixmaterial vorimprägnierte Fasermatten vorliegen. Der gebildete Laminataufbau wird dann verformt und das Matrixmaterial wird gehärtet. Die US 2005/00351 15 A1 beschreiben ein Verfahren zur Herstellung von typically first a plurality of mat-shaped semi-finished fiber products are stacked to form a laminate or layer structure. The semi-finished fiber products can be present as fiber mats pre-impregnated with a matrix material. The laminate structure formed is then deformed and the matrix material is hardened. US 2005/00351 15 A1 describe a process for the production of
Faserverbundbauteilen, wobei ein Schichtaufbau, welcher in thermoplastisches Matrixmaterial eingebettete Verstärkungsfaserschichten aufweist, zwischen  Fiber composite components, wherein a layer structure, which has reinforcing fiber layers embedded in thermoplastic matrix material, between
Heizmatten aufgenommen und induktiv auf eine Umformtemperatur beheizt wird. In einer geschlossenen Kavität eines Presswerkzeugs wird der Schichtaufbau zusammen mit den Heizmatten mittels eines Druckfluids umgeformt. Ein ähnliches Verfahren wird in der US 5,591,369 A beschrieben. Die DE 10 2010 050 740 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Heating mats added and heated inductively to a forming temperature. In a closed cavity of a pressing tool, the layer structure is formed together with the heating mats using a pressure fluid. A similar process is described in US 5,591,369 A. DE 10 2010 050 740 A1 describes a method for producing a
Strukturbauteils, wobei eine Vielzahl von Halbzeugschichten aus einem Structural component, wherein a plurality of semifinished layers from one
faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff material gestapelt und punktuell miteinander verbunden werden, um eine Position der Halbzeugschichten relativ zueinander zu fixieren. Eine Faltenbildung bei einem anschließend durchgeführten Pressumformen soll dabei durch die Art der Verbindung vermieden werden. fiber-reinforced thermoplastic material are stacked and selectively connected to each other to fix a position of the semifinished layers relative to each other. Wrinkling during subsequent press forming is to be avoided by the type of connection.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils aus einem faserverstärkten Thermoplastmaterial bereitzustellen, mit dem jeweils eine Faltenbildung bei einer Umformung weiter verringert wird. It is an object of the present invention to provide a semifinished product and a method for producing a structural component made of a fiber-reinforced thermoplastic material, with which the formation of wrinkles during forming is further reduced.
Diese Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Halbzeug zur Herstellung eines Strukturbauteils vorgesehen. Das Halbzeug umfasst eine Vielzahl sich entlang einander erstreckender Prepregbänder, welche jeweils in ein thermoplastisches Matrixmaterial eingebettete, unidirektional angeordnete Verstärkungsfasern aufweisen und eine Vielzahl von ein thermoplastisches Kunststoff material enthaltenden Verbindungssträngen. Die Verbindungsstränge und die This object is achieved by the subject matter of the independent claims. According to a first aspect of the invention, a semifinished product is provided for producing a structural component. The semifinished product comprises a multiplicity of prepreg tapes which extend along one another and each have unidirectionally arranged reinforcing fibers embedded in a thermoplastic matrix material and a multiplicity of connecting strands comprising a thermoplastic material. The connecting strands and the
Prepregbänder sind zu einem textilen Flächengebilde verbunden, in welchem jeder der Verbindungsstränge mehrere der Prepregbänder kreuzt. Die  Prepreg tapes are connected to form a textile fabric in which each of the connecting strands crosses several of the prepreg tapes. The
Verbindungstränge und die Prepregbänder sind in einem ersten Endbereich des Flächengebildes und einem entgegengesetzt zu diesem gelegenen zweiten Endbereich des Flächengebildes jeweils entlang einer Verbindungslinie Connecting strands and the prepreg bands are in a first end region of the Flat structure and a second end region of the flat structure lying opposite to it, each along a connecting line
stoffschlüssig miteinander verbunden. Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, ein Halbzeug in Form eines textilen Flächengebildes bereitzustellen, das aus Prepregbändern mit unidirektionalen Fasern und Verbindungssträngen, welche ein thermoplastisches Material aufweisen, gebildet ist. Insbesondere kann das thermoplastische Material der Verbindungsstränge das gleiche thermoplastische Material wie das in den Prepregbändern enthaltene Matrixmaterial sein oder zumindest eine ähnliche Zusammensetzung aufweisen. Der textile Aufbau, das heißt ein Aufbau aus sich kreuzenden Strängen, bietet den Vorteil, dass das Halbzeug anisotrope cohesively connected. One idea on which the invention is based is to provide a semifinished product in the form of a textile fabric which is formed from prepreg tapes with unidirectional fibers and connecting strands which have a thermoplastic material. In particular, the thermoplastic material of the connecting strands can be the same thermoplastic material as the matrix material contained in the prepreg tapes or at least have a similar composition. The textile structure, i.e. a structure made up of intersecting strands, offers the advantage that the semi-finished product is anisotropic
Verformungseigenschaften aufweist. Insbesondere können durch den textilen Aufbau die Prepregbänder entlang einander gleiten, was einer Faltenbildung beim Verformen vorbeugt. Der Faltenbildung wird weiter dadurch vorgebeugt, dass eine stoffschlüssige Verbindung der Stränge, also eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Prepregbändern und thermoplastischen Verbindungssträngen, lediglich entlang von entgegengesetzt zueinander gelegenen Verbindungslinien Has deformation properties. In particular, the textile structure allows the prepreg tapes to slide along one another, which prevents wrinkling when deforming. The formation of wrinkles is further prevented by the fact that a cohesive connection of the strands, that is to say a cohesive connection between prepreg tapes and thermoplastic connecting strands, only along connecting lines lying opposite one another
vorgesehen ist, wobei die Prepregbänder und die Verbindungsstränge an den übrigen Kreuzungspunkten aneinander abgleiten können bzw. nicht verbunden sind. Die unidirektionalen thermoplastischen Prepregbänder sind längliches, einlagiges Bandmaterial, bei welchem durchgehende, sich nur in einer Richtung erstreckende Verstärkungsfasern in ein thermoplastisches Matrixmaterial eingebettet sind. Derartige Prepregbänder bieten den Vorteil, dass sie leicht verformbar jedoch wenig anfällig für die Ausbildung von Ondulationen sind. Im Unterschied zu Halbzeugen, die rein aus verwebten Verstärkungsfasern bestehen, muss beim erfindungsgemäßen Halbzeug keine nachträgliche Infiltration mit Matrixmaterial mehr erfolgen, um aus dem Halbzeug ein Strukturbauteil herzustellen. is provided, the prepreg strips and the connecting strands being able to slide against one another at the other crossing points or not being connected. The unidirectional thermoplastic prepreg tapes are elongated, single-ply tape material, in which continuous, unidirectional reinforcing fibers are embedded in a thermoplastic matrix material. Prepreg tapes of this type have the advantage that they are easily deformable but are not very susceptible to the formation of undulations. In contrast to semi-finished products, which consist purely of woven reinforcing fibers, no subsequent infiltration is required with the semi-finished product according to the invention Matrix material more to produce a structural component from the semi-finished product.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Halbzeug zur Herstellung eines Strukturbauteils vorgesehen. Das Halbzeug umfasst eine Vielzahl von According to a further aspect of the invention, a semifinished product is provided for producing a structural component. The semi-finished product includes a variety of
Prepregbändern, welche jeweils in ein thermoplastisches Matrixmaterial Prepreg tapes, each in a thermoplastic matrix material
eingebettete, unidirektional angeordnete Verstärkungsfasern aufweisen. Optional sind ferner eine Vielzahl von ein thermoplastisches Kunststoff material have embedded, unidirectionally arranged reinforcing fibers. A variety of thermoplastic materials are also optional
enthaltenden Verbindungssträngen vorgesehen. Die Prepregbänder sind zu einem multiaxialen Gelege angeordnet, welches mehrere übereinander liegende Lagen von Prepregbändern umfasst, wobei die Prepregbänder innerhalb einer Lage parallel zueinander verlaufen, und wobei die Lagen relativ zueinander an einzelnen Stellen verbunden sind, insbesondere vernäht, verwirkt, verwoben, verschweißt oder durch einen anderen Textilprozess verbunden, vorzugsweise mittels der Verbindungsstränge. containing connecting strands provided. The prepreg tapes are arranged to form a multiaxial fabric which comprises a plurality of layers of prepreg tapes lying one above the other, the prepreg tapes running parallel to one another within one layer, and the layers being connected at individual points relative to one another, in particular sewn, knitted, woven, welded or through another textile process connected, preferably by means of the connecting strands.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist ein mehrlagiges Halbzeug vorgesehen, wobei die einzelnen Lagen aus parallelen Prepregbändern gebildet sind und die einzelnen Lagen lediglich punktuell durch die Verbindungsstränge verbunden sind. Beispielsweise können entlang paralleler Linien Verbindungsstellen vorgesehen sein. Durch die lediglich punktuelle Verbindung der Lagen und die parallele According to this aspect of the invention, a multi-layer semifinished product is provided, the individual layers being formed from parallel prepreg strips and the individual layers being connected only selectively by the connecting strands. For example, connection points can be provided along parallel lines. Due to the only selective connection of the layers and the parallel
Erstreckung der Prepregbänder und damit der Verstärkungsfasern innerhalb der einzelnen Lagen können die einzelnen Lagen zueinander sowie die Fasern innerhalb der einzelnen Lagen relativ zueinander gleiten, wodurch einer Extension of the prepreg strips and thus of the reinforcing fibers within the individual layers, the individual layers can slide relative to one another and the fibers within the individual layers can slide relative to one another, as a result of which one
Faltenbildung vorgebeugt wird. Die oben genannten Vorteile zur Verwendung von Prepregbändern mit thermoplastischem Material gelten analog auch für diesen Aspekt der Erfindung. Die beschriebenen Halbzeuge ermöglichen insbesondere eine effiziente Ablage flächiger Halbzeugschichten. Damit kann auf eine Ablage und Fixierung einzelner Prepreg-Bändchen zur Ausbildung einer flächigen Schicht verzichtet werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines eine gewölbte Form aufweisenden Strukturbauteils vorgesehen. Nach diesem Verfahren wird zunächst ein Schichtaufbau aus mehreren Lagen gebildet, wobei die Lagen jeweils zumindest ein Halbzeug aufweisen, das wie voranstehend beschrieben ausgebildet ist. Die Lagen können optional an einer Wrinkle formation is prevented. The advantages mentioned above for the use of prepreg tapes with thermoplastic material also apply analogously to this aspect of the invention. The semifinished products described in particular enable efficient storage of flat semifinished product layers. This eliminates the need to store and fix individual prepreg tapes to form a flat layer. According to a further aspect of the invention, a method for producing a structural component having a curved shape is provided. According to this method, a layer structure is first formed from a plurality of layers, the layers each having at least one semi-finished product which is designed as described above. The layers can optionally be on one
Verbindungsstelle, welche im Bereich eines Scheitelpunkts der herzustellenden gewölbten Form gelegen ist, thermoplastisch verbunden werden, z.B. durch Verschweißen, insbesondere Ultraschallschweißen. Es wird also eine diskrete, z.B. punktförmige stoffschlüssige Verbindung der Lagen des Schichtaufbaus an einer Stelle hergestellt, an welcher zur Herstellung der gewölbten Form bei einem Umformen keine oder lediglich geringe Relativbewegungen der einzelnen Lagen zueinander auftritt. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Umformen des Connection point, which is located in the area of an apex of the arched shape to be produced, can be thermoplastic connected, e.g. by welding, in particular ultrasonic welding. So there is a discrete, e.g. punctiform material connection of the layers of the layer structure is produced at a point at which no or only slight relative movements of the individual layers to one another occur during the forming in order to produce the curved shape. In a further step, the
Schichtaufbaus in die gewölbte Form bei einer Umformtemperatur, die kleiner als ein Schmelzpunkt der thermoplastischen Materialien des Halbzeugs ist. Nach dem Umformen erfolgt ein Heizen des umgeformten Schichtaufbaus auf eine Layer structure in the curved shape at a forming temperature that is less than a melting point of the thermoplastic materials of the semi-finished product. After the forming, the formed layer structure is heated to one
Temperatur, die größer als der Schmelzpunkt der thermoplastischen Materialien des Halbzeugs ist, also größer als der Schmelzpunkt des thermoplastischen Matrixmaterials der Prepregbänder und größer als der Schmelzpunkt des thermoplastischen Kunststoffmaterials der Verbindungsstränge des Halbzeugs. Abschließend wird der Schichtaufbau unter Aufbringung eines Temperature that is greater than the melting point of the thermoplastic materials of the semi-finished product, that is, greater than the melting point of the thermoplastic matrix material of the prepreg tapes and greater than the melting point of the thermoplastic material of the connecting strands of the semi-finished product. Finally, the layer structure with application of a
Kompressionsdrucks konsolidiert und unter diesem Druck wieder auf eine Compression pressure consolidated and under this pressure back to one
Verfestigungstemperatur abgekühlt, die kleiner als der Schmelzpunkt der thermoplastischen Materialien des Halbzeugs ist. Eine weitere Idee der Erfindung liegt folglich darin, die Faltenbildung zu Cooled solidification temperature, which is less than the melting point of the thermoplastic materials of the semi-finished product. Another idea of the invention is therefore to create wrinkles
reduzieren, indem die Umformung des Schichtaufbaus bei einer Temperatur stattfindet, die kleiner ist als der Schmelzpunkt der thermoplastischen Materialien des Halbzeugs. Da die thermoplastischen Materialen beim Umformen also noch fest sind, verkleben die Lagen des Schichtaufbaus außerhalb der optionalenreduce by the deformation of the layer structure takes place at a temperature which is lower than the melting point of the thermoplastic materials of the semi-finished product. Since the thermoplastic materials are still solid during the forming process, the layers of the layer structure stick together outside of the optional ones
Verbindungsstelle noch nicht, so dass ein Gleiten der Lagen gegeneinander noch möglich ist, insbesondere dann, wenn sich die Lagen aufgrund unterschiedlicher Faserrichtungen beim Umformprozess auch unterschiedlich verscheren. Auf diese Weise können die einzelnen Prepregbänder einer jeweiligen Lage selbst und die einzelnen Lagen zueinander abgleiten, was einer Faltenbildung der Connection point not yet, so that the layers can still slide against one another, in particular if the layers also shift differently due to different fiber directions during the forming process. In this way, the individual prepreg tapes of a respective layer itself and the individual layers can slide relative to one another, which leads to wrinkling of the
Verstärkungsfasern vorbeugt. Durch die Fixierung der Lagen oder Schichten relativ zueinander in einem Bereich des Schichtaufbaus, welcher nach der Umformung einen Scheitelpunkt der gewölbten Form des Strukturbauteils enthält, wird ferner ein Gleiten der Lagen zueinander in stärker verformten Bereichen erleichtert.  Prevents reinforcement fibers. By fixing the layers or layers relative to one another in an area of the layer structure which after the forming contains an apex of the curved shape of the structural component, sliding of the layers to one another in more deformed areas is facilitated.
Durch die Verringerung der Faltenbildung wird die mechanische Festigkeit der Bauteile verbessert. Durch den textilen Aufbau aus Prepregbändern und The mechanical strength of the components is improved by reducing the formation of folds. Thanks to the textile structure made of prepreg tapes and
Verbindungssträngen, die jeweils ein, vorzugsweise dasselbe thermoplastische Material aufweisen, kann nach der Umformung in sehr einfacher und schneller Weise ein großes flächiges Bauteil erzeugt werden. Connecting strands, which each have one, preferably the same thermoplastic material, can be produced in a very simple and quick manner after the shaping, a large flat component.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung. Advantageous refinements and developments result from the subclaims which refer back to the independent claims in conjunction with the description.
Die Prepregbänder können insbesondere eine Breite zwischen 3 mm und 15 mm aufweisen. Insbesondere kann auch vorgesehen sein dass eine Breite zwischen 0,001 Prozent und 5 Prozent einer Länge der Prepregänder beträgt. Allgemein sind die Prepregbänder damit schmal, was die Verformbarkeit des Halbzeugs weiter verbessert. The prepreg tapes can in particular have a width between 3 mm and 15 mm. In particular, it can also be provided that a width is between 0.001 percent and 5 percent of a length of the prepreg edges. Are general the prepreg tapes are narrow, which further improves the deformability of the semi-finished product.
Gemäß einer Ausführungsform des Halbzeugs ist vorgesehen, dass die According to one embodiment of the semi-finished product, it is provided that the
Prepregbänder sich in einer ersten Richtung erstrecken und die Prepreg tapes extend in a first direction and the
Verbindungsstränge sich in einer quer zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung erstrecken sind, und wobei ein in Bezug auf die zweite Richtung äußerstes erstes Prepregband und ein äußerstes zweites Prepregband, das entgegengesetzt zu dem ersten Prepregband gelegen ist, zur Ausbildung der Verbindungslinien jeweils stoffschlüssig mit den Verbindungssträngen verbunden sind. Die Verbindungslinien verlaufen gemäß dieser Ausführungsform entlang entgegengesetzt zueinander gelegenen, äußersten Prepregbändern des textilen Halbzeugs. Dies verhindert ein Ausfransen bzw. Zerfallen des Halbzeugs, während das Gleiten der einzelnen Bänder relativ zueinander möglichst wenig behindert wird.  Connecting strands extend in a second direction running transversely to the first direction, and a first prepreg tape that is outermost in relation to the second direction and an extreme second prepreg tape that is located opposite to the first prepreg tape, in order to form the connecting lines each integrally with the Connecting strands are connected. According to this embodiment, the connecting lines run along opposite, outermost prepreg bands of the semi-finished textile product. This prevents fraying or disintegration of the semi-finished product, while the sliding of the individual strips relative to one another is prevented as little as possible.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Halbzeugs sind die Prepregbänder und die Verbindungsstränge miteinander verwebt. Demnach verlaufen die Prepregbänder jeweils parallel zueinander, z.B. in einer ersten Richtung, und die Verbindungsstränge erstrecken sich quer zu den Prepregbändern, z.B. in einer zweiten Richtung, und verlaufen ebenfalls parallel zueinander. Beispielsweise können die Prepregbänder als Kettstränge und die Verbindungsstränge als Schussstränge vorgesehen sein oder umgekehrt. Optional sind die According to a further embodiment of the semi-finished product, the prepreg strips and the connecting strands are woven together. Accordingly, the prepreg tapes run parallel to each other, e.g. in a first direction, and the connecting strands extend transversely to the prepreg bands, e.g. in a second direction, and also run parallel to each other. For example, the prepreg tapes can be provided as warp strands and the connecting strands as weft strands or vice versa. The are optional
Verbindungsstränge und die Prepregbänder in einer Atlasbindung verwebt sind, bei welcher der Schussstrang unter einem Kettstrang hindurch und danach über mehr als zwei Kettstränge hinweg führt. Die Ausbildung des textilen Connecting strands and the prepreg tapes are woven in an atlas weave, in which the weft strand passes under a warp strand and then over more than two warp strands. The training of the textile
Flächengebildes durch ein Verweben von Prepregbändern und Fabric by weaving prepreg tapes and
Verbindungsstängen bietet insbesondere den Vorteil, dass innerhalb des Flächengebildes die Verstärkungsfasern etwa parallel zueinander verlaufen. Ferner lässt sich ein Verweben auf einfache Weise automatisiert durchführen. Connecting rods offers the particular advantage that within the The reinforcing fibers are approximately parallel to one another. Furthermore, weaving can be carried out automatically in a simple manner.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Prepregbänder und die According to a further embodiment, the prepreg strips and the
Verbindungsstränge miteinander verflochten. Interconnecting strands.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Halbzeugs weisen die According to a further embodiment of the semi-finished product, the
Verbindungsstränge jeweils einen ersten Endabschnitt und entgegengesetzt zu diesem gelegenen zweiten Endabschnitt auf, wobei der erste und der zweite Endabschnitt jeweils über die Verbindungslinien hinaus überstehen. Demnach bilden die Verbindungsstränge Überstände bzw. eine Art Laschen aus, welche über einen Rand oder Randbereich des Flächengebildes vorstehen. Diese Laschen können zur stoffschlüssigen Kopplung an weitere, gleich oder ähnlich aufgebaute Halbzeuge genutzt werden, was die Verarbeitung des Halbzeugs erleichtert. Connecting strands each have a first end section and opposite to this second end section, the first and second end sections each projecting beyond the connecting lines. Accordingly, the connecting strands form protrusions or a kind of tabs which protrude over an edge or edge area of the fabric. These tabs can be used for cohesive coupling to other semi-finished products of the same or similar construction, which facilitates the processing of the semi-finished product.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Halbzeugs sind die According to a further embodiment of the semifinished product
Verbindungsstränge als aus dem thermoplastischen Material bestehende Connecting strands as consisting of the thermoplastic material
Folienbänder oder als aus dem thermoplastischen Material bestehende Fäden ausgebildet. Bänder, also Stränge mit flachen, rechteckförmigen Querschnitten weisen eine geringe Querschnittsdicke auf, sodass ein sehr dünnes Halbzeug realisierbar ist. Fäden, also Stränge mit mehreren, zu einem etwa kreisförmigen Querschnitt verdrillten Filamenten, bieten den Vorteil einer größeren Foil tapes or as threads made of the thermoplastic material. Ribbons, i.e. strands with flat, rectangular cross sections, have a small cross section thickness, so that a very thin semi-finished product can be realized. Threads, i.e. strands with several filaments twisted into an approximately circular cross section, offer the advantage of a larger one
mechanischen Festigkeit. Optional bestehen die Verbindungsstränge aus thermoplastischem mechanical strength. The connecting strands are optionally made of thermoplastic
Kunststoffmaterial, vorzugsweise dem thermoplastischen Matrixmaterial der Prepregbänder. Dadurch lösen sich die Verbindungsstränge beim Erhitzen des Halbzeugs auf eine Temperatur größer der Schmelztemperatur der thermoplastischen Materialien gewissermaßen auf und verbessern zusätzlich den Zusammenhalt zwischen den Verstärkungsfasern. Plastic material, preferably the thermoplastic matrix material of the prepreg tapes. As a result, the connecting strands loosen when the semi-finished product is heated to a temperature greater than the melting temperature of the thermoplastic materials to a certain extent and also improve the cohesion between the reinforcing fibers.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die einzelnen Lagen des Schichtaufbaus jeweils aus mehreren Halbzeugen gebildet werden, bei welchen die Verbindungsstränge über die Verbindungslinien überstehen, wie dies voranstehend beschrieben wurde. Insbesondere werden zumindest die ersten Endabschnitte der Verbindungsstränge eines ersten Halbzeugs mit According to one embodiment of the method, it is provided that the individual layers of the layer structure are each formed from a plurality of semi-finished products in which the connecting strands protrude beyond the connecting lines, as was described above. In particular, at least the first end sections of the connecting strands of a first semifinished product
Prepregbändern eines jeweiligen weiteren Halbzeugs thermoplastisch verbunden. Optional können zusätzlich auch die zweiten Endabschnitte der Prepreg tapes of a respective further semi-finished product thermoplastic bonded. Optionally, the second end sections of the
Verbindungsstränge des weiteren Halbzeugs mit Prepregbändern des ersten Halbzeugs thermoplastisch verbunden werden. Dadurch lassen sich große flächige Lagen auf einfache Weise hersteilen. Zur thermoplastischen Verbindung kann beispielsweise ein Schweißverfahren, wie z.B. Ultraschallschweißen verwendet werden.  Connecting strands of the further semi-finished product are connected to prepreg tapes of the first semi-finished product in a thermoplastic manner. This makes it easy to produce large flat layers. A welding process, e.g. Ultrasonic welding can be used.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Schichtaufbau derart ausgebildet wird, dass sich die Prepregbänder in verschiedenen Lagen in verschiedenen Richtungen erstrecken. Beispielsweise werden die Lagen so übereinander gestapelt, dass die Prepregbänder von jeweils zwei benachbarten Schichten oder Lagen sich in verschiedene Richtungen erstrecken. Damit erstrecken sich auch die Verstärkungsfasern in verschiedenen Lagen in verschiedene Richtungen, wodurch die mechanische Festigkeit des Strukturbauteils verbessert wird. According to a further embodiment of the method it can be provided that the layer structure is formed in such a way that the prepreg strips extend in different layers in different directions. For example, the layers are stacked one on top of the other in such a way that the prepreg strips of two adjacent layers or layers each extend in different directions. The reinforcing fibers thus also extend in different layers in different directions, which improves the mechanical strength of the structural component.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Schichtaufbau durch sequenzielles Stapeln der Lagen auf einer ebenen Ablagefläche gebildet und das Umformen erfolgt in einem weiteren Schritt, z.B. in einer Kavität eines Formwerkzeugs, wobei die Kavität durch ein Formteil mit einer zu der gewölbten Form des Strukturbauteils korrespondierenden Konturfläche und ein flächiges Anlageteil gebildet ist. Das Stapeln auf einer ebenen Fläche bietet den Vorteil, dass eine Vielzahl von Lagen schnell abgelegt werden kann, wobei die Gefahr von Faltenbildung gering ist. Das Umformen erfolgt in einem gesonderten (Press-) verformungsschritt. According to a further embodiment of the method, the layer structure is formed by sequentially stacking the layers on a flat storage surface, and the forming is carried out in a further step, for example in a cavity Molding tool, wherein the cavity is formed by a molded part with a contour surface corresponding to the curved shape of the structural component and a flat contact part. Stacking on a flat surface has the advantage that a large number of layers can be deposited quickly, and the risk of wrinkles is low. The forming takes place in a separate (press) forming step.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Schichtaufbau durch sequenzielles Stapeln der Lagen auf einer gewölbten Ablagefläche gebildet und dadurch gleichzeitig in die gewölbte Form umgeformt, wobei durch dieAccording to a further embodiment of the method, the layer structure is formed by sequential stacking of the layers on a curved storage surface and thereby simultaneously deformed into the curved shape, whereby the
Ablagefläche eine korrespondierend zu der gewölbten Form des Strukturbauteils gebildete Konturfläche eines Formteils eines Formwerkzeugs gebildet wird, wobei das Formwerkzeug zusätzlich ein flächiges Anlageteil zur Ausbildung einer Kavität mit dem Formteil aufweist. Hierbei wird jede Lage für sich auf eine gewölbte Oberfläche abgelegt und dadurch zumindest teilweise bereits in die gewünschte Form umgeformt. Dies bietet den Vorteil, dass die einzelnen Lagen zum Umformen nicht oder lediglich in geringem Maß aneinander gleiten müssen, was die Gefahr der Faltenbildung weiter verringert. Optional kann vorgesehen sein, dass auf der gewölbten Konturfläche des Formteils abgelegte Lagen des Schichtaufbaus zusätzlich zu der im Bereich des Storage area is formed a contour surface of a molded part of a mold corresponding to the curved shape of the structural component, the molded tool additionally having a flat contact part for forming a cavity with the molded part. Each layer is placed on a curved surface and thereby at least partially already formed into the desired shape. This offers the advantage that the individual layers do not have to slide against one another, or only slide to a small extent, which further reduces the risk of wrinkles. It can optionally be provided that layers of the layer structure deposited on the curved contour surface of the molded part are in addition to those in the area of the
Scheitelpunkts gelegenen optionalen Verbindungsstelle an weiteren Optional connection point located at the apex at further points
Verbindungsstellen thermoplastisch verbunden werden. Dadurch werden die Lagen in ihrer Position fixiert. Connection points are connected thermoplastic. This fixes the layers in their position.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Heizen des Schichtaufbaus in der Kavität des Formwerkzeugs erfolgt. Falls die Lagen bereits auf dem Formteil abgelegt wurden, wird zunächst die Kavität durch das Ablageteil geschlossen und dadurch die einzelnen Lagen kompaktiert. According to a further embodiment of the method, it is provided that the layer structure is heated in the cavity of the molding tool. if the Layers have already been deposited on the molded part, the cavity is first closed by the deposit part, thereby compacting the individual layers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist das Formteil des Formwerkzeugs als sich flächig erstreckendes erstes Formblech ausgebildet, wobei das Anlageteil als sich flächig erstreckendes zweites Formblech ausgebildet ist. Das Formteil und das Anlageteil sind demnach jeweils als sich flächig erstreckende, gewölbte Metallplatten ausgeführt. Im Vergleich zu massiven Pressen weisen die Formteile eine geringe Wärmekapazität auf. Dadurch kann die Kavität schnell und mit geringem Energieaufwand aufgeheizt werden. According to a further embodiment of the method, the molded part of the molding tool is designed as a flat, first molded sheet, the contact part being designed as a flat, second molded sheet. The molded part and the plant part are therefore each designed as flat, curved metal plates. Compared to solid presses, the molded parts have a low heat capacity. As a result, the cavity can be heated up quickly and with little energy expenditure.
Das Formteil kann auch als teilweise massive Form ausgebildet sein, z.B. mit einem Flächenabschnitt, welcher die Konturfläche bildet, und mit einem Basisabschnitt, welcher als eine Versteifungsstruktur ausgebildet ist und den Flächenabschnitt stützt. The molded part can also be designed as a partially solid form, e.g. with a surface section, which forms the contour surface, and with a base section, which is designed as a stiffening structure and supports the surface section.
Gemäß einer Ausführungsform wird zur Aufbringung des Kompressionsdrucks mittels einer Magneteinrichtung ein Magnetfeld erzeugt, welches derart in ein dem ersten Formblech zugeordnetes magnetisierbares Material und/oder in ein dem zweiten Formblech zugeordnetes magnetisierbares Material eingekoppelt wird, dass der Schichtaufbau durch die Formbleche mit dem Kompressionsdruck beaufschlagt wird. Insbesondere wird ein quer zu der Konturfläche gerichtetes Magnetfeld erzeugt. Demnach wird der Kompressionsdruck mittels einer magnetischen Kraft erzeugt, welche beispielsweise direkt auf die Formbleche wirken kann, z.B. wenn das erste und/oder das zweite Formblech aus einem magnetisierbaren Metallmaterial ausgebildet und das magnetisierbare Material auf diese Weise dem jeweiligen Formblech zugeordnet ist.. Alternativ kann die According to one embodiment, a magnetic field is generated to apply the compression pressure by means of a magnetic device, which magnetic field is coupled into a magnetizable material assigned to the first shaped plate and / or into a magnetizable material assigned to the second shaped plate in such a way that the layer structure is subjected to the compression pressure through the shaped plates . In particular, a magnetic field directed transversely to the contour surface is generated. Accordingly, the compression pressure is generated by means of a magnetic force which, for example, can act directly on the shaped sheets, e.g. if the first and / or the second shaped sheet is formed from a magnetizable metal material and the magnetizable material is assigned to the respective shaped sheet in this way. Alternatively, the
Magneteinrichtung auch an die Formbleche gekoppelte magnetisierbare Elemente als magnetisches Material aufweisen, welche die Formbleche durch die Wirkung des Magnetfelds relativ zueinander zusammenpressen. Die Formbleche erlauben aufgrund deren flächiger Erstreckung hierbei die Ausbildung eines sich durch die Kavität, in welcher der Schichtaufbau gelegen ist, hindurch erstreckendes Magnet device also coupled to the mold plates magnetizable elements have as a magnetic material, which press the molded sheets relative to one another by the action of the magnetic field. Due to their planar extent, the shaped sheets allow the formation of a shape extending through the cavity in which the layer structure is located
Magnetfeld. Damit wird einerseits eine sehr gleichmäßige Druckverteilung erzielt. Weiterhin bietet dies den Vorteil, dass die Formbleche relativ dünn ausgeführt sein können, was die Werkzeug kosten verringert. Die Kraft zur Kompression der Formhälften kann insbesondere durch die Formhälften und das Bauteil hindurch wirken. Dies ist besonders bei großen, flächigen Bauteilen von Vorteil. Magnetic field. On the one hand, this results in a very even pressure distribution. This also has the advantage that the shaped sheets can be made relatively thin, which reduces the tool costs. The force for compressing the mold halves can act in particular through the mold halves and the component. This is particularly advantageous for large, flat components.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Formwerkzeug zum Heizen und Abkühlen bzw. Konsolidieren auf eine Formhälfte abgelegt, wobei der Kompressionsdruck beim Abkühlen durch das Formwerkzeug aufgebracht wird. Die Formhälfte kann hierbei insbesondere als eine Art Stütze des According to a further embodiment of the method, the molding tool for heating and cooling or consolidating is placed on one mold half, the compression pressure being applied by the molding tool during cooling. The mold half can in particular serve as a kind of support for the
Formwerkzeugs dienen, was insbesondere bei der Verwendung von Formblechen vorteilhaft ist. Ferner kann die Formhälfte auch als Wärmesenke dienen. Serve mold, which is particularly advantageous when using shaped sheets. Furthermore, the mold half can also serve as a heat sink.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Formwerkzeug zum Abkühlen bzw. Konsolidieren in einer durch zwei Formhälften eines According to a further embodiment, it is provided that the mold for cooling or consolidating in one by two mold halves
Presswerkzeugs gebildeten Kavität angeordnet und der Kompressionsdruck durch die Formhälften aufgebracht wird. Demnach ist vorgesehen, dass das Arranged cavity formed and the compression pressure is applied through the mold halves. Accordingly, it is provided that
Formwerkzeug, in dessen Kavität der Schichtaufbau aufgenommen ist, zwischen zwei an eine Außenkontur des Formwerkzeugs angepassten Formhälften zusammengepresst wird. Auf diese Weise kann sehr präzise die endgültig gewünschte gewölbte Form des Strukturbauteils hergestellt werden. Das Molding tool, in the cavity of which the layer structure is accommodated, is pressed together between two mold halves adapted to an outer contour of the molding tool. In this way, the final desired curved shape of the structural component can be produced very precisely. The
Presswerkzeug dient zudem als Wärmesenke zum Abkühlen des Schichtaufbaus. Ein Aufheizen des Schichtverbunds in der Kavität des Formwerkzeugs und ein Abkühlen des Schichtverbunds in der Kavität eines gesonderten Presswerkzeugs beschleunigt das Verfahren und spart Energie. Press tool also serves as a heat sink for cooling the layer structure. A heating of the layer composite in the cavity of the mold and one Cooling the layer composite in the cavity of a separate pressing tool speeds up the process and saves energy.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahren erfolgt das Heizen des Schichtaufbaus durch induktives Heizen der Formbleche oder mittels According to a further embodiment of the method, the layer structure is heated by inductive heating of the shaped sheets or by means of
Infrarotstrahlung. Induktives Heizen, also ein Heizen durch Erzeugen von magnetischen Wechselfeldern mittels einer elektrischen Wechselspannung, bietet den Vorteil, dass die Formbleche selbst als Heizeinrichtung wirken. Damit kann ein effizientes Aufheizen der Kavität realisiert werden. Infrarotstrahlung lässt sich vorteilhaft mit geringem konstruktiven Aufwand erzeugen. Da die Formbleche eine geringe Wärmekapazität aufweisen, sind sowohl das Heizen mittels Infrared radiation. Inductive heating, that is to say heating by generating alternating magnetic fields by means of an alternating electrical voltage, offers the advantage that the shaped plates themselves act as a heating device. This enables the cavity to be heated up efficiently. Infrared radiation can advantageously be generated with little design effort. Since the shaped sheets have a low heat capacity, both heating is by means of
Infrarotstrahlung als auch das induktive Heizen der Formbleche sind geeignet, schnelle Temperaturänderungen in der Kavität zu erzeugen, was sowohl das Heizen als auch das Abkühlen des Schichtaufbaus beschleunigt. Infrared radiation as well as inductive heating of the mold plates are suitable for generating rapid temperature changes in the cavity, which accelerates both the heating and the cooling of the layer structure.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der Kavität des Formwerkzeugs ein Vakuum erzeugt wird. Insbesondere während des Umformens und/oder zur Aufbringung des Kompressionsdrucks. Durch die Erzeugung von Vakuum in der Kavität des Formwerkzeugs wird Luft, die zwischen oder in den Lagen des Schichtaufbaus vorhanden sein kann, aus dem Schichtaufbau According to a further embodiment, a vacuum is created in the cavity of the molding tool. In particular during the forming and / or to apply the compression pressure. By creating a vacuum in the cavity of the molding tool, air that may be present between or in the layers of the layer structure becomes from the layer structure
abgesaugt. Dies beugt einer Porenbildung im Strukturbauteil vor und vergrößert dadurch die mechanische Festigkeit des Strukturbauteils. Weiterhin kann das Vakuum zumindest teilweise zur Erzeugung des Kompressionsdrucks oder des Drucks zum Umformen genutzt werden. Dies beschleunigt weiter das Verfahren. aspirated. This prevents pore formation in the structural component and thereby increases the mechanical strength of the structural component. Furthermore, the vacuum can be used at least partially to generate the compression pressure or the pressure for forming. This further speeds up the process.
Hierin wird unter einem„gewölbten Bauteil" oder einer„gewölbten Form" allgemein ein geometrischer Körper verstanden, der zumindest eine erste In this context, a “curved component” or a “curved shape” is generally understood to mean a geometric body that has at least a first one
Oberfläche und eine entgegengesetzt zu dieser orientierte zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste und die zweite Oberfläche jeweils in zumindest zwei Richtungen gekrümmt verlaufen. Insbesondere kann dies nicht auf eine Ebene abwickelbare Geometrien umfassen. Beispielsweise wird unter einem gewölbten Körper hierin ein zumindest teilweise kuppelförmiger, sphärischer, parabolischer oder schalenförmiger Körper verstanden. Surface and a second surface oriented opposite to this has, wherein the first and the second surface are each curved in at least two directions. In particular, this cannot include geometries that can be developed on one plane. For example, a domed body is understood here to mean an at least partially dome-shaped, spherical, parabolic or bowl-shaped body.
Ein Scheitelpunkt der gewölbten Form des Bauteils kann beispielsweise durch den Flächenschwerpunkt einer der die gewölbte Form des Körpers bildenden A vertex of the arched shape of the component can, for example, by the center of gravity of one of the body forming the arched shape
Oberflächen gegeben sein. Insbesondere kann der Scheitelpunkt auf einem Surfaces. In particular, the vertex can be on a
Schnittpunkt von Symmetrielinien der gewölbte Form liegen. Intersection of symmetry lines of the curved shape.
In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur„entlang" einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von kleiner gleich 45 Grad, bevorzugt kleiner 30 Grad und With regard to directions and axes, in particular directions and axes, which relate to the course of physical structures, a course of an axis, a direction or a structure “along” another axis, direction or structure is understood here to mean that these, in particular the tangents resulting in a respective location of the structures at an angle of less than or equal to 45 degrees, preferably less than 30 degrees and
insbesondere bevorzugt parallel zueinander verlaufen. In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur„quer" zu einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von größer oder gleich 45 Grad, bevorzugt größer oder gleich 60 Grad und insbesondere bevorzugt senkrecht zueinander verlaufen. Verstärkungsfasern können hierin allgemein fadenförmige oder fadenstückförmige Fasern sein, wie beispielsweise Kohle-, Glas-, Keramik-, Aramid-, Bor-, Mineral-, Natur- oder Kunststofffasern oder Mischungen aus diesen. Unter einem„Schmelzpunkt" oder einer„Schmelztemperatur" wird hierin in Bezug auf ein Thermoplastmaterial eine Temperatur verstanden, oberhalb welcher das Material in einem fließfähigen, viskosen Zustand vorliegt. Oberhalb der particularly preferably run parallel to one another. With regard to directions and axes, in particular to directions and axes, which relate to the course of physical structures, a course of an axis, a direction or a structure “transverse” to another axis, direction or structure is understood here to mean that these, in particular, the tangents resulting in a respective location of the structures each run at an angle of greater than or equal to 45 degrees, preferably greater than or equal to 60 degrees and particularly preferably perpendicular to one another. Reinforcing fibers herein may be generally filamentary or filamentary fibers, such as carbon, glass, ceramic, aramid, boron, mineral, natural, or plastic fibers, or mixtures thereof. A “melting point” or a “melting temperature” in relation to a thermoplastic material is understood here to mean a temperature above which the material is in a flowable, viscous state. Above the
Schmelztemperatur kann eine Komponente aus Thermoplastmaterial mit einer weiteren Komponente aus Thermoplatmaterial, die ebenfalls oberhalb der Melting temperature can be a component made of thermoplastic material with another component made of thermoplastic material, which is also above the
Schmelztemperatur vorliegt, stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschmolzen werden. Melting temperature is present, cohesively connected, in particular fused.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der The invention is described below with reference to the figures of FIG
Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen: Drawings explained. From the figures show:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Halbzeug gemäß einem Fig. 1 is a plan view of a semi-finished product according to one
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  Embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Halbzeug gemäß einem weiteren Fig. 2 is a plan view of a semi-finished product according to another
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  Embodiment of the present invention;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Prepregbands eines Fig. 3 is a schematic sectional view of a prepreg tape
Halbzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  Semi-finished product according to an embodiment of the present invention;
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht eines Verbindungsstrangs eines Fig. 4 is a schematic sectional view of a connecting strand
Halbzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines Verbindungsstrangs einesSemi-finished product according to an embodiment of the present invention; Fig. 5 is a schematic sectional view of a connecting strand
Halbzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Semi-finished product according to a further embodiment of the present invention;
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Lage zur Erzeugung eines Fig. 6 is a plan view of a location for generating a
Schichtaufbaus, wobei die Lage aus zwei Halbzeugen gemäß der Fig. 1 gebildet ist; Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Lage zur Erzeugung eines  Layer structure, the layer being formed from two semi-finished products according to FIG. 1; Fig. 7 is a plan view of a location for generating a
Schichtaufbaus, welche aus mehreren zugeschnittenen  Layer structure, which consists of several cut
Halbzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet ist; Fig. 8 eine Draufsicht auf die Lage aus Fig. 7 nach Durchführung eines  Semi-finished products is formed according to an embodiment of the present invention; Fig. 8 is a plan view of the position of Fig. 7 after performing a
Zuschnitts;  Cutting;
Fig. 9 eine schematische Explosionsansicht eines Schichtaufbaus aus mehreren Lagen; 9 shows a schematic exploded view of a layer structure composed of several layers;
Fig. 10 eine Draufsicht auf einen Schichtaufbau aus mehreren Lagen nach der Erzeugung einer optionalen Verbindungsstelle in einem Schritt eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 10 shows a plan view of a layer structure composed of several layers after the creation of an optional connection point in one step of a method according to an exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 1 1 eine schematische Schnittansicht eines Schichtaufbaus aus Fig. 1 1 is a schematic sectional view of a layer structure
mehreren Lagen, der in einem Schritt eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf einer ebenen Ablagefläche erzeugt wurde; several layers according to one step of a process an embodiment of the present invention was generated on a flat surface;
Fig. 12 eine schematische Schnittansicht eines Schichtaufbaus aus Fig. 12 is a schematic sectional view of a layer structure from
mehreren Lagen, der in einem Schritt eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf einer gewölbten Ablagefläche erzeugt wurde;  a plurality of layers, which was generated in a step of a method according to an exemplary embodiment of the present invention on a curved storage surface;
Fig. 13 ein Umformen und Heizen eines Schichtaufbaus in einer Kavität eines Formwerkzeugs in Schritten eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 13 shows a forming and heating of a layer structure in a cavity of a molding tool in steps of a method according to an exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 14 ein Konsolidieren eines in einer Kavität eines Formwerkzeugs aufgenommenen Schichtaufbaus in einer Kavität eines 14 shows a consolidation of a layer structure accommodated in a cavity of a molding tool in a cavity of a
Presswerkzeugs in einem Schritt eines Verfahrens gemäß einem Press tool in one step of a method according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Embodiment of the present invention;
Fig. 15 ein Umformen, Heizen und Konsolidieren eines Schichtaufbaus in einer Kavität eines Formwerkzeugs in Schritten eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 15 shows forming, heating and consolidation of a layer structure in a cavity of a molding tool in steps of a method according to an exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 16 eine schematische Teilschnittansicht eines Halbzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 16 shows a schematic partial sectional view of a semifinished product according to a further exemplary embodiment of the present invention; and
Fig. 17 ein mittels eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestelltes Strukturbauteil. In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. 17 shows a structural component produced by means of a method according to an exemplary embodiment of the present invention. In the figures, the same reference numerals designate identical or functionally identical components, unless stated otherwise.
Die Fign. 1, 2 und 16 zeigen jeweils ein Halbzeug 1 zur Herstellung eines The figures 1, 2 and 16 each show a semi-finished product 1 for producing a
Strukturbauteils B. Wie in den Fig. 1, 2 und 16 dargestellt, weist das Halbzeug eine Vielzahl von Prepregändern 2 und eine Vielzahl von Verbindungssträngen 3 auf. Structural component B. As shown in FIGS. 1, 2 and 16, the semifinished product has a multiplicity of prepreg strips 2 and a multiplicity of connecting strands 3.
Fig. 3 zeigt beispielhaft eine schematische, unterbrochene Schnittansicht eines Prepregbandes 2. Wie in Fig. 3 erkennbar ist, weist das Prepregband 2 mehrere, sich in einer Richtung bzw. unidirektional erstreckende Verstärkungsfasern 21 auf. Die Verstärkungsfasern 21 können beispielsweise als Faserbündel vorliegen. Wie in Fig. 3 weiterhin dargestellt ist, sind die Verstärkungsfasern 21 in ein 3 shows an example of a schematic, interrupted sectional view of a prepreg tape 2. As can be seen in FIG. 3, the prepreg tape 2 has a plurality of reinforcing fibers 21 which extend in one direction or unidirectionally. The reinforcing fibers 21 can be present, for example, as fiber bundles. As further shown in FIG. 3, the reinforcing fibers 21 are in one
thermoplastisches Matrixmaterial 20 eingebettet. Wie insbesondere in den Fign. 1, 2 und 16 gezeigt ist, sind die Prepregbänder 2 als schmale, streifenförmige Bänder realisiert. Wie in Fig. 3 dargestellt, können die Prepregbänder 2 eine Breite b2, z.B. in einem Bereich zwischen 1 mm und 15 mm, und eine Länge I2, z.B. in einem Bereich zwischen 0,5 m und 100 m aufweisen. thermoplastic matrix material 20 embedded. As in particular in FIGS. 1, 2 and 16, the prepreg tapes 2 are realized as narrow, strip-shaped tapes. As shown in Fig. 3, the prepreg tapes 2 can have a width b2, e.g. in a range between 1 mm and 15 mm, and a length I2, e.g. have in a range between 0.5 m and 100 m.
Die Fign. 4 und 5 zeigen beispielhaft mögliche Gestaltungen der The figures 4 and 5 show examples of possible configurations of the
Verbindungsstränge 3. Insbesondere können die Verbindungsstränge 3 jeweils aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial bestehen oder ein thermoplastisches Kunststoffmaterial aufweisen. In Fig. 4 ist beispielhaft ein Verstärkungsstrang 3 im Querschnitt dargestellt, der als ein aus thermoplastischem Material 30 bestehende Folienband 33 realisiert ist. Wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt ist, kann das Folienband 33 mit einem rechteckförmigem Querschnitt realisiert sein. In Fig. 5 beispielhaft ein Verstärkungsstrang 3 im Querschnitt dargestellt, der als ein aus thermoplastischem Material 30 bestehender Faden 34 ausgebildet ist. Wie in Fig. 5 schematisch und beispielhaft dargestellt, kann der Faden 34 aus mehreren verdrillten Filamenten 35 gebildet sein, die einen etwa kreisförmigen Querschnitt des Fadens 34 bilden. Optional enthalten die Verstärkungsstränge 3 dasselbe thermoplastische Kunststoffmaterial, das als Matrixmaterial der Prepregbänder verwendet wird. Connecting strands 3. In particular, the connecting strands 3 can each consist of a thermoplastic material or have a thermoplastic material. 4 shows, by way of example, a reinforcing strand 3 in cross section, which is realized as a film strip 33 consisting of thermoplastic material 30. As shown by way of example in FIG. 4, the film strip 33 can be realized with a rectangular cross section. 5 shows, by way of example, a reinforcement strand 3 in cross section, which is designed as a thread 34 consisting of thermoplastic material 30. As shown schematically and by way of example in FIG. 5, the thread 34 can consist of several twisted filaments 35 may be formed, which form an approximately circular cross section of the thread 34. Optionally, the reinforcing strands 3 contain the same thermoplastic material that is used as the matrix material of the prepreg tapes.
Das in Fig. 1 beispielhaft gezeigte Halbzeug 1 sind die Prepregbänder 2 und die Verbindungsstränge 3 miteinander verwebt und bilden dadurch ein textiles, einlagiges Flächengebilde 4 aus. Wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt, verlaufen die Verbindungsstränge 3 quer zu den Prepregbändern 2, wobei jeder der The semi-finished product 1 shown by way of example in FIG. 1, the prepreg tapes 2 and the connecting strands 3 are woven together and thereby form a textile, single-layer sheet 4. As shown by way of example in FIG. 1, the connecting strands 3 run transversely to the prepreg strips 2, each of the
Verbindungsstränge 3 mehrere der Prepregbänder 2 kreuzt. Insbesondere verläuft jeder Verbindungsstrang 3 abschnittsweise auf entgegengesetzten Seiten der Prepregbänder 2. Die Prepregbänder 2 verlaufen entlang einander und kreuzen einander innerhalb des Flächengebildes 4 nicht. In Fig. 1 sind die Connecting strands 3 crosses several of the prepreg strips 2. In particular, each connecting strand 3 runs in sections on opposite sides of the prepreg strips 2. The prepreg strips 2 run along one another and do not cross one another within the flat structure 4. In Fig. 1 are the
Verbindungsstränge 3 beispielhaft als Folienbänder 33 dargestellt. Connecting strands 3 shown as an example as foil strips 33.
Wie in Fig. 1 erkennbar ist, erstrecken sich die Prepregbänder 2 in einer ersten Richtung R1 und die Verbindungsstränge 3 erstrecken sich in einer quer zu der ersten Richtung R1 verlaufenden zweiten Richtung R2. Um ein Ausfransen des Gewebes zu verhindern, sind in Fig. 1 ein in Bezug auf die zweite Richtung R2 äußerstes erstes Prepregband 2A und ein äußerstes zweites Prepregband 2B, das entgegengesetzt zu dem ersten Prepregband gelegen ist stoffschlüssig mit den Verbindungssträngen 3 verbunden. Wie in Fig. 1 beispielhaft gezeigt, sind die Verbindungsstränge 3 im Bereich eines ersten Endabschnitts 31 mit dem ersten Prepregband 2A und im Bereich eines zweiten Endabschnitts 32, der in Bezug auf die zweite Richtung R2 entgegengesetzt zu dem ersten Endabschnitts 31 gelegen ist, mit dem zweiten Prepregband 2A stoffschlüssig verbunden. Das erste und das zweite Prepregband 2A, 2B definieren jeweils entgegengesetzte Ränder des textilen Flächengebildes 4. Wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt, kann insbesondere jeder der Verbindungsstränge 3 mit dem ersten und dem zweiten Prepregband 2A, 2B stoffschlüssig verbunden sein. Allgemein sind die Verbindungstränge 3 und die Prepregbänder 2 in einem ersten Endbereich 41 des Flächengebildes 4 und einem entgegengesetzt zu diesem gelegenen zweiten Endbereich 42 des Flächengebildes 4 jeweils entlang einer Verbindungslinie 5A, 5B stoffschlüssig miteinander verbunden. In Fig. 1 verlaufen die Verbindungslinien 5A, 5B jeweils entlang der ersten Richtung R1 bzw. entlang des ersten und zweiten Prepregbandes 2A, 2B. Die stoffschlüssig Verbindung kann beispielsweise durch Ultraschallschweißen erzeugt werden. As can be seen in FIG. 1, the prepreg tapes 2 extend in a first direction R1 and the connecting strands 3 extend in a second direction R2 running transverse to the first direction R1. In order to prevent fraying of the fabric, a first prepreg tape 2A which is outermost in relation to the second direction R2 and an extreme second prepreg tape 2B which is situated opposite to the first prepreg tape are integrally connected to the connecting strands 3 in FIG. 1. As shown by way of example in FIG. 1, the connecting strands 3 are in the region of a first end section 31 with the first prepreg tape 2A and in the region of a second end section 32, which is opposite to the first end section 31 with respect to the second direction R2 second prepreg tape 2A integrally connected. The first and the second prepreg tape 2A, 2B each define opposite edges of the textile fabric 4. As shown by way of example in FIG. 1, can in particular each of the connecting strands 3 with the first and the second prepreg tape 2A, 2B be integrally connected. In general, the connecting strands 3 and the prepreg strips 2 are integrally connected to one another in a first end region 41 of the flat structure 4 and in a second end region 42 of the flat structure 4 lying opposite this, along a connecting line 5A, 5B. In FIG. 1, the connecting lines 5A, 5B each run along the first direction R1 or along the first and second prepreg bands 2A, 2B. The cohesive connection can be produced, for example, by ultrasonic welding.
Wie in Fig. 1 weiterhin gezeigt, kann vorgesehen sein, dass der erste Endabschnitt 31 der Verbindungsstränge 3 über das erste Prepregband 2A und der zweite Endabschnitt 32 der Verbindungsstränge 3 über das zweite Prepregband 2B in Bezug auf die zweite Richtung R2 hinaussteht oder übersteht und damit eine überstehende Lasche bildet. Allgemein kann vorgesehen sein, dass die As further shown in FIG. 1, it can be provided that the first end section 31 of the connecting strands 3 protrudes or projects beyond the first prepreg band 2A and the second end section 32 of the connecting strands 3 extends beyond the second prepreg band 2B and thus, and thus forms a protruding tab. In general, it can be provided that the
Endabschnitte 31, 32 der Verbindungsstränge 3 jeweils über die Verbindungslinien 5A, 5B hinaus überstehen.  End sections 31, 32 of the connecting strands 3 each protrude beyond the connecting lines 5A, 5B.
Bei dem in Fig. 2 beispielhaft gezeigten Halbzeug 1 sind die Prepregbänder 2 und die Verbindungsstränge 3 miteinander verflochten und bilden dadurch ein textiles, einlagiges Flächengebilde 4 aus. Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, verlaufen die Verbindungsstränge 3 quer zu den Prepregbändern 2, wobei jeder der In the semifinished product 1 shown by way of example in FIG. 2, the prepreg strips 2 and the connecting strands 3 are intertwined and thereby form a textile, single-layer flat structure 4. As shown schematically in Fig. 2, the connecting strands 3 run transversely to the prepreg bands 2, each of the
Verbindungsstränge 3 mehrere der Prepregbänder 2 kreuzt. Insbesondere verläuft jeder Verbindungsstrang 3 abschnittsweise auf entgegengesetzten Seiten der Prepregbänder 2. In Fig. 2 sind die Verbindungsstränge 3 beispielhaft als Connecting strands 3 crosses several of the prepreg strips 2. In particular, each connecting strand 3 runs in sections on opposite sides of the prepreg strips 2. In FIG. 2, the connecting strands 3 are exemplary as
Folienbänder 33 dargestellt. Wie in Fig. 2 beispielhaft dargestellt, sind die Verbindungsstränge 3 im Bereich eines ersten Endabschnitts 31 und im Bereich eines zweiten Endabschnitts 32, der in Bezug auf die zweite Richtung R2 entgegengesetzt zu dem ersten Endabschnitts 31 gelegen ist, jeweils mit einem der Prepregbänder 2 stoffschlüssig verbunden. Dadurch sind die Verbindungstränge 3 und die Prepregbänder 2 in einem ersten Endbereich 41 des Flächengebildes 4 und einem entgegengesetzt zu diesem gelegenen zweiten Endbereich 42 des Flächengebildes 4 jeweils entlang einer Verbindungslinie 5A, 5B stoffschlüssig miteinander verbunden. In Fig. 2 ist beispielhaft dargestellt, dass die Verbindungslinien 5A, 5B jeweils entlang von Kreuzungsstellen der Prepregbänder 2 und der Verbindungsstränge 3 sowie schräg zu einer Längserstreckung der Prepregbänder 2 und der Verbindungsstränge 3 verläuft. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Foil tapes 33 shown. As shown by way of example in FIG. 2, the connecting strands 3 in the area of a first end section 31 and in the area of a second end section 32, which is opposite to the first end section 31 with respect to the second direction R2, are each materially bonded to one of the prepreg strips 2 connected. As a result, the connecting strands 3 and the prepreg strips 2 are integrally connected to one another in a first end region 41 of the flat structure 4 and in a second end region 42 of the flat structure 4 lying opposite to this, along a connecting line 5A, 5B. FIG. 2 shows, by way of example, that the connecting lines 5A, 5B each run along intersections of the prepreg strips 2 and the connecting strands 3 and obliquely to a longitudinal extent of the prepreg strips 2 and the connecting strips 3. The integral connection can, for example, by
Ultraschallschweißen erzeugt werden. Wie in Fig. 2 weiterhin gezeigt, kann vorgesehen sein, dass bei einem oder mehreren der Verbindungsstränge 3 der erste Endabschnitt 31 über die erste Verbindungslinie 5A und der zweite Endabschnitt 32 über die zweite Ultrasonic welding are generated. As further shown in FIG. 2, it can be provided that in one or more of the connecting strands 3, the first end section 31 via the first connecting line 5A and the second end section 32 via the second
Verbindungslinie 5B hinaus übersteht und damit eine überstehende Lasche bildet. Die in den Fign. 1, 2 beispielhaft dargestellten Halbzeuge 3 erlauben durch deren textile Struktur jeweils ein Abgleiten der Prepregbänder aneinander, wodurch die Gefahr der Faltenbildung beim Verformen des Halbzeugs reduziert wird. Connection line 5B protrudes and thus forms a protruding tab. The in Figs. 1, 2 semi-finished products 3 shown by way of example allow the prepreg tapes to slide against one another due to their textile structure, thereby reducing the risk of wrinkles when the semi-finished product is deformed.
Das in Fig. 16 beispielhaft und schematisch gezeigte Halbzeug 1 ist mehrlagig aufgebaut. Die Prepregbänder 2 sind hierbei zu einem sich flächig erstreckenden multiaxialen Gelege 6 angeordnet, welches mehrere übereinander liegende Lagen 60 von Prepregbändern 2 umfasst. Wie in Fig. 16 schematisch dargestellt ist, erstrecken sich die Prepregbänder 2 innerhalb einer jeweiligen Lage 60 parallel zueinander. In aneinander angrenzenden Lagen 60 erstrecken sich die The semi-finished product 1 shown schematically and by way of example in FIG. 16 is constructed in several layers. The prepreg tapes 2 are arranged to form a surface-extending multiaxial fabric 6, which comprises a plurality of layers 60 of prepreg tapes 2 lying one above the other. As shown schematically in FIG. 16, the prepreg strips 2 extend parallel within a respective layer 60 to each other. In adjacent layers 60 the extend
Prepregbänder 2 in verschiedenen Richtungen, z.B. quer zueinander. In Fig. 16 sind der Einfachheit halber lediglich zwei Schichten bzw. Lagen 60 dargestellt. Die einzelnen Lagen 60 sind relativ zueinander an einzelnen, vorzugsweise diskreten, sich z.B. periodisch wiederholenden Stellen bzw. Punktuell vernäht oder Prepreg tapes 2 in different directions, e.g. across from each other. 16 shows only two layers or layers 60 for the sake of simplicity. The individual layers 60 are relative to one another on individual, preferably discrete, e.g. periodically repeating places or stitched at points or
anderweitig verbunden, z.B. verschweißt, verwirkt, verstrickt oder verknüpft. Dies ist in Fig. 16 aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich an einer einzigen Stelle dargestellt. Wie beispielhaft dargestellt ist, kann zur Verbindung der einzelnen Lagen 60 ein Verbindungsstrang 3 verwendet werden. Hierbei umschlingt der Verbindungsstrang 3 beispielsweise jeweils zwei sich kreuzende Prepregbänder 2 an einer Kreuzungsstelle. Der Verbindungsstrang 3 ist dabei vorzugsweise als Faden 34 ausgebildet. otherwise connected, e.g. welded, forfeited, entangled or linked. For reasons of clarity, this is shown in FIG. 16 only at a single point. As shown by way of example, a connecting strand 3 can be used to connect the individual layers 60. Here, the connecting strand 3 wraps around, for example, two intersecting prepreg bands 2 at an intersection. The connecting strand 3 is preferably designed as a thread 34.
Bei dem in Fig. 16 beispielhaft dargestellten Halbzeug 1 können die Prepregbänder 2 innerhalb einer Lage 60 und die Lagen 60 aneinander abgleiten, wodurch dieIn the semifinished product 1 shown by way of example in FIG. 16, the prepreg strips 2 can slide within one layer 60 and the layers 60 against one another, as a result of which the
Gefahr der Faltenbildung beim Umformen des Halbzeugs 1 reduziert wird. The risk of wrinkles when forming the semi-finished product 1 is reduced.
Im Folgenden wird anhand der Fign. 6 bis 15 beispielhaft ein Verfahren zur In the following, using FIGS. 6 to 15 an example of a method for
Herstellung eines gewölbten Strukturbauteils B erläutert, z.B. eines Strukturbauteils B, wie es in Fig. 17 beispielhaft dargestellt ist. Production of a curved structural component B explained, e.g. of a structural component B, as is shown by way of example in FIG. 17.
Fig. 17 zeigt beispielhaft ein gewölbtes Strukturbauteil B in Form einer 17 shows an example of a curved structural component B in the form of a
Druckkalotte für ein Luftfahrzeug (nicht dargestellt). Das Strukturbauteil B kann insbesondere einen kreisförmigen Umfangsrand E aufweisen. Wie in Fig. 17 gezeigt ist, kann das Strukturbauteil beispielsweise dom- oder kuppelförmig und damit in mehreren Krümmungsrichtungen gekrümmt gestaltet sein. In Fig. 17 ist ein Pressure cap for an aircraft (not shown). The structural component B can in particular have a circular peripheral edge E. As shown in FIG. 17, the structural component can, for example, be dome-shaped or dome-shaped and thus curved in several directions of curvature. 17 is a
Scheitelpunkt P der gewölbten Form des Strukturbauteils B eingezeichnet, welcher durch einen Schnittpunkt von Symmetrielinien S1, S2 des Strukturbauteils B gegeben ist. The apex P of the arched shape of the structural component B is shown, which is given by an intersection of lines of symmetry S1, S2 of the structural component B.
Zur Herstellung des Strukturbauteils B wird zunächst ein Schichtaufbau 100 gebildet, welcher mehrere übereinanderliegende Lagen 1 10 aufweist, wobei die Lagen 1 10 jeweils zumindest ein Halbzeug 1 enthalten, wie es beispielhaft anhand der Fign. 1, 2 und 16 beschrieben wurde. To produce the structural component B, a layer structure 100 is first formed, which has a plurality of layers 110 lying one above the other, the layers 110 each containing at least one semifinished product 1, as is exemplified by FIGS. 1, 2 and 16.
Die Lagen 1 10 als sich flächig erstreckende Matten realisiert. Die Fign. 6 bis 8 zeigen beispielhaft die Herstellung einer einzelnen Lage 1 10 aus mehreren der in Fig. 1 gezeigten Halbzeuge 1. Zur Ausbildung der Lage 1 10 werden zunächst erste Endabschnitte 31 der Verbindungsstränge 3 eines erstes Halbzeugs 1 1 mit Prepregbändern 2 eines jeweiligen weiteren Halbzeugs 12 thermoplastisch bzw. stoffschlüssig verbunden, z.B. durch Ultraschallschweißen. Die zweiten The layers 1 10 realized as flat mats. The figures 6 to 8 show an example of the production of a single layer 1 10 from several of the semi-finished products 1 shown in FIG thermoplastic or cohesively connected, e.g. by ultrasonic welding. The second
Endabschnitte 32 der Verbindungsstränge 3 des weiteren Halbzeugs 12 werden weiterhin mit Prepregbändern 2 des ersten Halbzeugs 1 1 thermoplastisch verbunden, beispielsweise ebenfalls durch Ultraschallschweißen. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, überlappen die ersten Endabschnitte 31 der Verbindungsstränge 3 des erstes Halbzeugs 1 1 das äußerste zweite Prepregband 2B des zweiten Halbzeugs 12 und die zweiten Endabschnitte 32 der Verbindungsstränge 3 des erstenEnd sections 32 of the connecting strands 3 of the further semifinished product 12 are also thermoplastic bonded to prepreg strips 2 of the first semifinished product 1 1, for example also by ultrasonic welding. As shown in FIG. 6, the first end sections 31 of the connecting strands 3 of the first semifinished product 1 1 overlap the outermost second prepreg band 2B of the second semifinished product 12 and the second end sections 32 of the connecting strands 3 of the first
Halbzeugs 12 überlappen das äußerste erste Prepregband 2A des ersten Semi-finished products 12 overlap the outermost first prepreg tape 2A of the first
Halbzeugs 1 1. Semi-finished products 1 1.
Das in Fig. 2 dargestellte Halbzeug 1 lässt sich in gleicher Weise mit weiteren derartigen Halbzeugen 1 verbinden. The semifinished product 1 shown in FIG. 2 can be connected in the same way to other such semifinished products 1.
In Fig. 7 ist eine Lage 1 10 dargestellt, die wie voranstehend beschrieben durch mehrere Halbzeuge 1 ausgebildet wurde. Hierbei wurden die einzelnen Halbzeuge 1 vor deren Verbindung zu einer Lage 1 10 jeweils an entgegengesetzten Enden 1A, 1 B beschnitten. Dadurch können verschiedene Umfangsformen der Lagen 1 10 erzeugt werden, z.B. ein etwa kreisförmiger Umfang, wie dies in Fig. 7 beispielhaft dargestellt ist. Optional kann zusätzlich ein weiterer Zuschnitt der durch die FIG. 7 shows a layer 110, which was formed by several semi-finished products 1 as described above. Here, the individual semi-finished products 1 before connecting them to a layer 1 10 each at opposite ends 1A, 1 B. As a result, different circumferential shapes of the layers 110 can be generated, for example an approximately circular circumference, as is shown by way of example in FIG. Optionally, a further cut can be made by the
Halbzeuge 1 gebildeten Lage 1 10 erfolgen, um die exakt gewünschte Semi-finished 1 layer 1 10 are made to the exact desired
Umfangsform der Lage 1 10 einzustellen, z.B. kreisförmig, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Set the circumferential shape of the layer 1 10, e.g. circular, as shown in Fig. 8.
Selbstverständlich ist es auch denkbar, eine Lage 1 10 aus jeweils einem Halbzeug 1 zu bilden. Of course, it is also conceivable to form a layer 110 from a semi-finished product 1 in each case.
Bei der Verwendung von Halbzeugen 1, die als multiaxiale Gelege ausgebildet sind, wie dies in Fig. 16 beispielhaft dargestellt ist, enthält eine Lage 1 10 des When using semifinished products 1, which are designed as multiaxial fabrics, as is shown by way of example in FIG. 16, one layer contains 1 10 of the
Schichtaufbaus 100 mehrere Lagen 60 des Halbzeugs 1. Layer structure 100 a plurality of layers 60 of the semi-finished product 1.
Das Bilden des Schichtaufbaus 100 erfolgt allgemein durch Stapeln bzw. Ablegen mehrerer Lagen 1 10 übereinander, wie dies in Fig. 9 beispielhaft in einer The layer structure 100 is generally formed by stacking or depositing a plurality of layers 110 one on top of the other, as exemplified in FIG. 9 in one
Explosionsansicht dargestellt ist. Wie in Fig. 9 schematisch gezeigt ist, kann der Schichtaufbau 100 insbesondere derart ausgebildet werden, dass sich die Exploded view is shown. As shown schematically in FIG. 9, the layer structure 100 can in particular be designed such that the
Prepregbänder 2 in verschiedenen Lagen 1 10 in verschiedenen Richtungen R1 10 erstrecken. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich die Prepregbänder 2 von aneinander anliegenden Lagen 1 10 des Schichtaufbaus 100 in sich kreuzenden Richtungen R1 10 erstrecken. Wie in Fig. 1 1 beispielhaft dargestellt ist, kann der Schichtaufbau 100 Extend prepreg tapes 2 in different layers 1 10 in different directions R1 10. In particular, it can be provided that the prepreg strips 2 extend from mutually adjacent layers 110 of the layer structure 100 in intersecting directions R1 10. As shown by way of example in FIG. 1 1, the layer structure 100
beispielsweise durch sequenzielles Stapeln der Lagen 1 10 auf einer ebenen for example, by sequentially stacking the layers 1 10 on a flat
Ablagefläche 150a gebildet werden. Alternativ hierzu kann der Schichtaufbau 100 auch durch Stapeln der Lagen 1 10 auf einer gewölbten Ablagefläche 150a gebildet werden wie dies in Fig. 12 schematisch dargestellt ist. Im letztgenannten Fall erfolgt aufgrund der biegeschlaffen Beschaffenheit des textilen Flächengebildes 4 oder des Multiaxialgeleges 6 eine zumindest teilweise Verformung der einzelnen Lagen 1 10 entsprechend der gewölbten Ablagefläche 150a. Die gewölbte Storage area 150a are formed. As an alternative to this, the layer structure 100 can also be formed by stacking the layers 110 on a curved storage surface 150a are as shown schematically in Fig. 12. In the latter case, due to the slack nature of the textile fabric 4 or the multiaxial scrim 6, there is at least partial deformation of the individual layers 110 in accordance with the curved storage surface 150a. The arched
Ablagefläche 150a kann beispielsweise durch ein zu der gewölbten Form des Strukturbauteils B korrespondierenden Konturfläche 210a eines Formwerkzeugs 200 bereitgestellt werden. Das Formwerkzeug 200 wird im Folgenden noch im Detail erläutert. Nach der Ausbildung des Schichtaufbaus 100 werden die Lagen 1 10 optional an einer Verbindungsstelle 120, welche beispielsweise im Bereich des Scheitelpunkts P der herzustellenden gewölbten Form gelegen ist, thermoplastisch verbunden, z.B. durch Ultraschallschweißen. Allgemein wird die Verbindungsstelle derart gewählt, dass im entsprechenden Bereich bei der nachfolgenden Verformung keine oder lediglich eine sehr geringe Verschiebung der Lagen 1 10 relativ zueinander notwendig ist. Falls die Lagen 1 10 auf einer gewölbten Ablagefläche 150a abgelegt wurden, erfolgt optional zusätzlich ein thermoplastisches Verbinden an weiteren Verbindungsstellen 121 abseits des Scheitelpunks P, z.B. ebenfalls durch Storage surface 150a can be provided, for example, by a contour surface 210a of a molding tool 200 which corresponds to the curved shape of structural component B. The molding tool 200 is explained in detail below. After the layer structure 100 has been formed, the layers 110 are optionally thermoplastic bonded, for example in the region of the vertex P of the arched shape to be produced, at a connection point 120, e.g. by ultrasonic welding. In general, the connection point is selected such that no or only a very slight displacement of the layers 110 relative to one another is necessary in the corresponding region during the subsequent deformation. If the layers 110 have been deposited on a curved storage surface 150a, there is optionally also a thermoplastic connection at further connection points 121 away from the apex P, e.g. also by
Ultraschallschweißen. In Fig. 10 ist schematisch eine Draufsicht auf einen Ultrasonic welding. 10 is a schematic plan view of a
Schichtaufbau 100 dargestellt, welcher aus Lagen 1 10 mit kreisförmigem Umfang gebildet ist. Die Verbindungsstelle 120 ist dabei in Bezug auf eine radiale Richtung im Bereich des Zentrums ausgebildet. Dies ist der Bereich, welcher den Layer structure 100 shown, which is formed from layers 1 10 with a circular circumference. The connection point 120 is formed with respect to a radial direction in the area of the center. This is the area that the
Scheitelpunkt P des in Fig. 17 beispielhaft dargestellten Strukturbauteils B ausbildet. Forms apex P of the structural component B shown by way of example in FIG. 17.
In einem weiteren Schritt erfolgt ein Umformen des Schichtaufbaus 100 in die gewölbte Form. Dieser Umformschritt erfolgt bei einer Umformtemperatur, die kleiner ist als ein Schmelzpunkt der thermoplastischen Materialien 20, 30 des Halbzeugs 1. Die Umformtemperatur ist somit kleiner als ein Schmelzpunkt des Matrixmaterials 20 der Prepregbänder 2 und kleiner als ein Schmelzpunkt des thermoplastischen Kunststoffmaterials 30 der Verbindungsstränge 3. Dadurch liegen die Prepregbänder 2 und die Verstärkgungsstränge 3 der in den Lagen 1 10 enthaltenen Halbzeuge 1 in einem festen Aggregatszustand vor, was die Reibung bzw. die viskose Anhaftung zwischen und innerhalb den Lagen 1 10 verringert. Zudem sind beim Umformprozess die Verstärkungsfasern innerhalb der einzelnen Prepregbänder noch durch festes Matrixmaterial gestützt, so dass die Fasern auch im Falle einer Druckbelastung in Faserlängsrichtung durch den Umformprozess besser vor Beulen geschützt sind. Damit wird beim Umformen der Bildung von Falten, Welligkeiten oder Ondulationen in den Faserlagen vorgebeugt. In a further step, the layer structure 100 is deformed into the curved shape. This forming step takes place at a forming temperature which is lower than a melting point of the thermoplastic materials 20, 30 des Semifinished product 1. The forming temperature is thus less than a melting point of the matrix material 20 of the prepreg strips 2 and less than a melting point of the thermoplastic material 30 of the connecting strands 3. As a result, the prepreg strips 2 and the reinforcing strands 3 of the semifinished products 1 contained in the layers 110 are in one solid state, which reduces the friction or the viscous adhesion between and within the layers 1 10. In addition, during the forming process, the reinforcing fibers within the individual prepreg bands are still supported by solid matrix material, so that the fibers are better protected from dents even in the event of a pressure load in the longitudinal direction of the fibers due to the forming process. This prevents the formation of wrinkles, waviness or undulations in the fiber layers.
Das Umformen kann beispielsweise in einer Kavität 205 eines Formwerkzeugs 200 erfolgen, wie dies schematisch in Fig. 13 dargestellt ist. Das Formwerkzeug 200 weist ein Formteil 210 mit einer zu der gewölbten Form des Strukturbauteils B korrespondierenden Konturfläche 210a sowie ein Anlageteil 220 auf. Das Forming can take place, for example, in a cavity 205 of a molding tool 200, as is shown schematically in FIG. 13. The molding tool 200 has a molded part 210 with a contour surface 210a corresponding to the curved shape of the structural component B and an abutment part 220. The
Anlageteil 220 und das Formteil 210 sind relativ zueinander in eine geschlossene Stellung positionierbar, wie dies in Fig. 13 beispielhaft dargestellt ist. In der geschlossenen Stellung wird eine Kavität 205 zwischen der Konturfläche 210a und einer Innenfläche 220a des Anlageteils 220 gebildet. Optional kann zwischen dem Anlageteil 220 und dem Formteil 210 eine Dichtung 215 angeordnet sein, welche die Kavität 205 in der geschlossenen Stellung des Formwerkzeugs 200 hermetisch abdichtet. Wie in Fig. 13 beispielhaft dargestellt, kann das Formteil 210 als sich flächig erstreckendes erstes Formblech 21 1 und das Anlageteil 220 als sich flächig erstreckendes zweites Formblech 221 ausgebildet sein. Die Innenfläche 220a des Anlageteils 220 kann hierbei korrespondieren zu der herzustellenden Form des Strukturbauteils B bzw. komplementär zu der Konturfläche 210a des Formteils 210 ausgebildet sein. The contact part 220 and the molded part 210 can be positioned relative to one another in a closed position, as is shown by way of example in FIG. 13. In the closed position, a cavity 205 is formed between the contour surface 210a and an inner surface 220a of the contact part 220. Optionally, a seal 215 can be arranged between the contact part 220 and the molded part 210, which seals the cavity 205 hermetically in the closed position of the molding tool 200. As shown by way of example in FIG. 13, the molded part 210 can be designed as a flatly extending first molded sheet 21 1 and the contact part 220 as a flatly extending second molded sheet 221. The inner surface 220a of the plant part 220 can correspond to the shape of the Structural component B or complementary to the contour surface 210a of the molded part 210.
Zum Umformen des auf der ebenen Ablagefläche 150a ausgebildeten For reshaping the one formed on the flat storage surface 150a
Schichtaufbaus 100 (Fig. 1 1) bzw. zum weiteren Umformen des bereits teilweise umgeformten Schichtaufbaus 100, der auf der gewölbten Ablagefläche 150a erzeugt wurde (Fig. 12) werden das Formteil 210 und das Anlageteil 220 derart mit einer Kraft F beaufschlagt, dass der Schichtaufbau 100 zwischen Formteil 210 und Anlageteil 220 zusammengepresst wird. Layer structure 100 (FIG. 11) or for further shaping of the already partially deformed layer structure 100, which was produced on the curved storage surface 150a (FIG. 12), the shaped part 210 and the abutment part 220 are subjected to a force F such that the Layer structure 100 is pressed between molded part 210 and plant part 220.
Die Kraft F kann beispielsweise durch Erzeugen eines Vakuums in der Kavität 205 des Formwerkzeugs 200 mittels einer fluidisch leitend an die Kavität 205 The force F can be generated, for example, by creating a vacuum in the cavity 205 of the molding tool 200 by means of a fluidically conductive to the cavity 205
gekoppelten Evakuierungseinrichtung oder Pumpe 230 aufgebracht werden, wie dies in Fig. 13 beispielhaft dargestellt ist. Dies sorgt gleichzeitig dafür, dass möglicherweise im Schichtaufbau 100 vorhandene Lufteinschlüsse entfernt oder verringert werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Kraft F auch dadurch erzeugt werden, dass ein Magnetfeld erzeugt wird, welches derart in ein dem ersten Formblech 21 1 zugeordnetes magnetisierbares Material und/oder in ein dem zweiten Formblech 221 zugeordnetes magnetisierbares Material eingekoppelt wird, dass der Schichtaufbau durch die Formbleche mit dem Kompressionsdruck beaufschlagt wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Formblech 21 1, 221 und/oder eine Unterstruktur, wie die Formhälfte 310 aus einem magnetisierbaren Metallmaterial ausgebildet ist und ein Magnetfeld erzeugt wird, welches das erste und das zweite Formblech 21 1, 221 relativ zueinander zusammenzieht bzw. zusammendrückt. Dies ist beispielhaft in Fig. 15 dargestellt. Demnach ist das magnetisierbare Material den Formblechen 21 1, 221 zugeordnet, indem diese selbst aus einem magnetisierbaren Material gebildet sind oder ein solches enthalten. Dem ersten Formbleche 21 1 kann das magnetisierbare Material auch dadurch zugeordnet sein, dass die Formhälfte 310 aus einem magnetisierbaren Material gebildet ist oder ein solches aufweist. Zur Erzeugung des Magnetfeldes kann eine Magneteinrichtung 240 mit mehreren elektrischen Induktionsspulen 241 vorgesehen sein, welche entlang der Konturfläche 210a des Formteils 210 verteilt sind. Anstelle von elektrischen Induktionsspulen 241 können auch Permanentmagnete (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Allgemein kann die Magneteinrichtung 240 zur Erzeugung eines Magnetfelds eingerichtete coupled evacuation device or pump 230 can be applied, as shown in FIG. 13 as an example. At the same time, this ensures that 100 air pockets possibly present in the layer structure are removed or reduced. As an alternative or in addition to this, the force F can also be generated by generating a magnetic field which is coupled into a magnetizable material assigned to the first shaped plate 21 1 and / or into a magnetizable material assigned to the second shaped plate 221 in such a way that the layer structure is formed by the compression pressure is applied to the mold plates. For example, it can be provided that the first and / or the second shaped plate 21 1, 221 and / or a substructure, such as the mold half 310, is formed from a magnetizable metal material and a magnetic field is generated which the first and the second shaped plate 21 1, 221 contracts or compresses relative to each other. This is shown by way of example in FIG. 15. Accordingly, the magnetizable material is assigned to the shaped sheets 21 1, 221 in that they are themselves formed from or contain a magnetizable material. The first mold plates 21 1 can be magnetized Material can also be assigned in that the mold half 310 is formed from or has a magnetizable material. To generate the magnetic field, a magnetic device 240 can be provided with a plurality of electrical induction coils 241, which are distributed along the contour surface 210 a of the molded part 210. Instead of electrical induction coils 241, permanent magnets (not shown) can also be provided. In general, the magnetic device 240 can be set up to generate a magnetic field
Magnetfelderzeuger aufweisen. Im Folgenden wird beispielhaft auf Have magnetic field generators. The following is an example
Induktionsspulen 241 als Magnetfelderzeuger Bezug genommen, wobei die hierzu offenbarten Merkmale in analoger Weise auch für andere Magnetfelderzeuger gelten. Die Magneteinrichtung 240 kann sich dabei, wie in Fig. 15 dargestellt, in der Unterstruktur der Formhälfte 310 befinden oder beispielsweise auch auf der anderen Seite, oberhalb des oberen Formblechs 221. Insbesondere in dem letztgenannten Fall kann die Magneteinrichtung 240 eine zumindest teilweise flexibel oder gelenkig gestaltete Trägerstruktur aufweisen, welche an das zweite Formblech 221 gekoppelt wird, so dass die Induktionselemente 241 flexibel miteinander verbunden sind und sich an das Formblech 221 anpassen können, um den Druck möglichst gleichmäßig zu übertragen. Die Magneteinrichtung 240 ist insbesondere dazu eingerichtet, ein quer zu der Konturfläche 210a gerichtetes Magnetfeld zu erzeugen. Induction coils 241 are referred to as magnetic field generators, the features disclosed for this also apply in an analogous manner to other magnetic field generators. 15, the magnet device 240 can be located in the substructure of the mold half 310 or, for example, on the other side, above the upper mold plate 221. In particular in the latter case, the magnet device 240 can be at least partially flexible or articulated have designed support structure which is coupled to the second shaped plate 221, so that the induction elements 241 are flexibly connected to one another and can adapt to the shaped plate 221 in order to transmit the pressure as uniformly as possible. The magnet device 240 is in particular set up to generate a magnetic field directed transversely to the contour surface 210a.
In Fig. 13 ist ferner das Ergebnis eines weiteren optionalen Verfahrensschrittes dargestellt, in welchem Verstärkungsprofile 130 auf einer entgegengesetzt zu der Konturfläche 210a gelegenen Lage 1 10 des Schichtaufbaus 100 aufgelegt wurden. Die Verstärkungsprofile 130 können beispielsweise einen doppel-T-förmigen Querschnitt aufweisen, wie dies in Fig. 13 schematisch dargestellt ist, und weisen ebenfalls ein thermoplastisches Kunststoff material auf. Beispielsweise können die Verstärkungsprofile 130 aus einem faserverstärkten Thermoplastmaterial gebildet sein. Anschließend wird das Formwerkzeug 200 in die geschlossene Stellung gebracht, wie in Fig. 13 gezeigt. Das Anlageteil 220 bzw. das zweite Formblech 221 ist in diesem Fall mit Ausnehmungen 223 versehen, durch welche hindurch sich ein Steg des Verstärkungsprofils 223 erstreckt. Das zweite Formblech 221 kann hierzu beispielsweise zweiteilig ausgebildet sein, wobei ein erstes Teil die Ausnehmungen 223 in Form einseitig offener Schlitze aufweist, welche durch ein zweites Teil geschlossen werden. Alternativ können die Versteifungsprofile 130 auch in umhüllende Ausbeulungen oder Vertiefungen (nicht dargestellt) des zweiten Formblechs 221 bzw. des Anlageteils 220 eingelegt werden. Dadurch wird die Dichtigkeit der Kavität 205 verbessert. Das Versteifungsprofil 130 kann allgemein in der Kavität 205 mittels des Anlageteils 220 an den Schichtaufbau 100 angepresst werden. 13 also shows the result of a further optional method step, in which reinforcement profiles 130 were placed on a layer 110 of the layer structure 100 lying opposite the contour surface 210a. The reinforcement profiles 130 can, for example, have a double-T-shaped cross section, as is shown schematically in FIG. 13, and also have a thermoplastic material. For example, the reinforcement profiles 130 can be formed from a fiber-reinforced thermoplastic material be. The molding tool 200 is then brought into the closed position, as shown in FIG. 13. In this case, the contact part 220 or the second shaped plate 221 is provided with recesses 223 through which a web of the reinforcing profile 223 extends. For this purpose, the second shaped plate 221 can be formed, for example, in two parts, a first part having the recesses 223 in the form of slots which are open on one side and are closed by a second part. Alternatively, the stiffening profiles 130 can also be inserted into enveloping bulges or depressions (not shown) of the second shaped plate 221 or of the contact part 220. This improves the tightness of the cavity 205. The stiffening profile 130 can generally be pressed against the layer structure 100 in the cavity 205 by means of the contact part 220.
In einem weiteren Schritt erfolgt ein Heizen des umgeformten Schichtaufbaus 100 auf eine Temperatur, die größer als der Schmelzpunkt der thermoplastischen Materialien 20, 30 des Halbzeugs 1 ist. Hierdurch werden das thermoplastische Matrixmaterial 20 der Prepregbänder 2 und das thermoplastische Material 30 der Verbindungsstränge 3 aufgeschmolzen, wodurch die einzelnen Lagen 1 10 des Schichtaufbaus 100 miteinander verschmelzen und dadurch verbunden werden. Die optionalen Versteifungsprofile 130 werden dadurch ebenfalls mit der obersten Lage 1 10 verschmolzen. In a further step, the formed layer structure 100 is heated to a temperature which is greater than the melting point of the thermoplastic materials 20, 30 of the semifinished product 1. As a result, the thermoplastic matrix material 20 of the prepreg strips 2 and the thermoplastic material 30 of the connecting strands 3 are melted, as a result of which the individual layers 110 of the layer structure 100 fuse with one another and are thereby connected. The optional stiffening profiles 130 are thereby also fused to the uppermost layer 110.
Das Heizen erfolgt vorzugweise in der Kavität 205 des Formwerkzeugs 200. The heating is preferably carried out in the cavity 205 of the molding tool 200.
Optional wird hierbei mittels der Pumpe 205 weiterhin ein Vakuum in der Kavität 205 erzeugt. Zum Heizen der Kavität 205 kann eine Heizeinrichtung 250 Optionally, a vacuum is also created in the cavity 205 by means of the pump 205. A heater 250 can be used to heat the cavity 205
vorgesehen sein. In Fig. 13 ist die Heizeinrichtung 250 beispielhaft als eine be provided. 13, heater 250 is exemplified as one
Induktionsheizeinrichtung 252 ausgeführt, welche eine oder mehrere Induction heater 252 executed which one or more
Induktionsspulen 253 aufweist, um in zumindest einem der Formbleche 21 1, 221 ein wechselndes Magnetfeld zu induzieren, welches das Formblech 21 1, 221 induktiv erwärmt, sodass die Kavität 205 geheizt wird. In Fig. 13 ist die Induction coils 253 has in at least one of the shaped plates 21 1, 221 to induce an alternating magnetic field, which inductively heats the shaped plate 21 1, 221, so that the cavity 205 is heated. 13 is the
Heizeinrichtung 250 beispielhaft auf Seiten Formteils 210 gelegen. Im Beispiel der Fig. 13 wird dadurch vorzugsweise das erste Formblech 21 1 angeregt, sodass der Schichtaufbau 100 sich von diesem ausgehend erwärmt und die optionalen Heating device 250 located on the side of molded part 210, for example. In the example in FIG. 13, the first shaped sheet 21 1 is preferably excited thereby, so that the layer structure 100 heats up from this and the optional ones
Versteifungsprofile 130 vorwiegend in dem Bereich erwärmt werden, in dem diese an dem Schichtaufbau 100 anliegen.  Stiffening profiles 130 are primarily heated in the area in which they rest on the layer structure 100.
In Fig. 15 ist die Heizeinrichtung 250 beispielhaft als Infrarotstrahler 251 15, the heating device 250 is exemplified as an infrared radiator 251
ausgeführt, welcher auf Seiten des Anlageteils 220 angeordnet ist. Optional kann ein weiterer Infrarotstrahler (nicht dargestellt) auf Seiten des Formteils 210 angeordnet sein. Generell ist der Infrarotstrahler 251 zur Erzeugung von executed, which is arranged on the part of the system part 220. A further infrared radiator (not shown) can optionally be arranged on the part of the molded part 210. In general, the infrared radiator 251 is used to generate
Wärmestrahlung eingerichtet, um die Kavität 205 aufzuheizen. Selbstverständlich kann auch in Fig. 15 eine Induktionsheizeinrichtung 252 vorgesehen sein, wie sie anhand der Fig. 13 erläutert wurde. Weiterhin ist denkbar, dass die Heat radiation is set up to heat the cavity 205. Of course, an induction heating device 252 can also be provided in FIG. 15, as was explained with reference to FIG. 13. It is also conceivable that the
Magneteinrichtung 240, welche an sich zur Aufbringung des Kompressionsdrucks vorgesehen ist, auch als Heizeinrichtung verwendet wird. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Induktionsspulen 241 zur Erzeugung des magnetischen Gleichfeldes für die Aufbringung des Kompressionsdrucks mit einem Gleichstrom und zum Heizen der Kavität 205 mit einem elektrischen Wechselstrom durchflossen werden.  Magnetic device 240, which is provided per se for applying the compression pressure, is also used as a heating device. For this purpose, it can be provided that a direct current flows through the induction coils 241 to generate the direct magnetic field for applying the compression pressure and an alternating current flows through the cavity 205 for heating.
Optional und unabhängig von der Gestaltung der Heizeinrichtung 250 bzw. der Wärmezufuhr zum Heizen kann das Formwerkzeug 200 während des Heizens auf eine Formhälfte 310 abgelegt werden, wie dies in Fig. 15 beispielhaft dargestellt ist. Die Formhälfte 310 kann eine Formfläche 310a aufweisen, welche Optionally and independently of the design of the heating device 250 or the supply of heat for heating, the molding tool 200 can be placed on a mold half 310 during the heating, as is shown by way of example in FIG. 15. The mold half 310 can have a mold surface 310a, which
korrespondierend zu einer Rückoberfläche 210b des Formteils 210 des corresponding to a rear surface 210b of the molded part 210 of the
Formwerkzeugs 200 geformt sein kann. Hierbei ist vorteilhaft eine Isolationsschicht 31 1 zwischen der Formfläche 310a der Formhälfte 310 und der Rückoberfläche 210b des Formteils 210 angeordnet, um ein Aufheizen der Formhälfte 310 weitestgehend zu vermeiden. Dies hat den Vorteil, dass die Formhälfte 310 geringeren Temperaturschwankungen ausgesetzt ist und sich folglich weniger stark durch Wärmedehnungen verformt. Die Formhälfte 310 dient insbesondere als Stütze des Formwerkzeugs 200. Damit können die Formbleche 21 1, 221 relativ dünn ausgeführt werden. Dies beschleunigt das Aufheizen der Kavität 205 und verringert die Werkzeugkosten. Wie in Fig. 15 weiterhin dargestellt ist, kann die Magneteinrichtung 240 beispielsweise in die Formhälfte 310 integriert sein. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt unter Aufbringung eines Molding tool 200 may be shaped. Here, an insulation layer 31 1 between the mold surface 310a of the mold half 310 and the rear surface is advantageous 210b of the molded part 210 arranged to largely avoid heating the mold half 310. This has the advantage that the mold half 310 is exposed to smaller temperature fluctuations and is consequently less deformed by thermal expansion. The mold half 310 serves in particular as a support for the molding tool 200. The molding plates 21 1, 221 can thus be made relatively thin. This speeds up the heating of the cavity 205 and reduces the tool costs. As is further shown in FIG. 15, the magnet device 240 can be integrated into the mold half 310, for example. In a further process step, a
Kompressionsdrucks ein Konsolidieren des Schichtaufbaus 100 durch Abkühlen auf eine Verfestigungstemperatur, die kleiner als der Schmelzpunkt der  Compression pressure is a consolidation of the layer structure 100 by cooling to a solidification temperature that is less than the melting point of the
thermoplastischen Materialien 20, 30 des Halbzeugs 1 ist. Beim Konsolidieren kühlt der Schichtaufbau 100 ab bzw. es erfolgt eine Wärmeabfuhr aus dem thermoplastic materials 20, 30 of the semi-finished product 1. When consolidating, the layer structure 100 cools down or heat is removed from the
Schichtaufbau. Dadurch erstarrt das thermoplastische Material 20, 30 und das Strukturbauteil B wird gebildet. Layer structure. As a result, the thermoplastic material 20, 30 solidifies and the structural component B is formed.
Das Konsolidieren kann ebenfalls in der Kavität 205 des Formwerkzeugs 200 erfolgen. Zum Abkühlen wird die Heizeinrichtung 250 abgeschaltet und/oder das Formwerkzeug 205 und die Heizeinrichtung 250 werden räumlich voneinander getrennt. Wie in Fig. 15 beispielhaft gezeigt ist, kann das Konsolidieren bzw. The consolidation can also take place in the cavity 205 of the molding tool 200. For cooling, the heating device 250 is switched off and / or the molding tool 205 and the heating device 250 are spatially separated from one another. As shown by way of example in FIG. 15, the consolidation or
Abkühlen ebenfalls auf der Formhälfte 310 erfolgen. Der Kompressionsdruck kann hierbei durch die Vakuumeinrichtung 205 und/oder durch die Magneteinrichtung 240 erzeugt werden. Allgemein kann der Kompressionsdruck 200 durch das Formwerkzeug 200 aufgebracht werden. Cooling also take place on the mold half 310. The compression pressure can be generated by the vacuum device 205 and / or by the magnet device 240. In general, compression pressure 200 can be applied by molding tool 200.
Alternativ hierzu kann das Formwerkzeug 200 zum Konsolidieren bzw. Abkühlen in einer durch zwei Formhälften 310, 320 eines Presswerkzeugs 300 gebildeten Kavität 305 angeordnet und der Kompressionsdruck durch die Formhälften 310, 320 aufgebracht werden, wie dies in Fig. 14 schematisch dargestellt ist. Das in Fig. 14 beispielhaft dargestellte Presswerkzeug 300 weist eine erste Formhälfte 310 und eine zweite Formhälfte 320 auf. Die erste Formhälfte 310 kann analog zu der anhand der Fig. 15 beschriebenen Formhälfte mit einer ersten Formfläche 310a ausgebildet sein. Die zweite Formfläche 320 weist eine zweite Formfläche 320a auf, die korrespondierend zu einer Außenfläche 220b des Anlageteils 220 ausgebildet ist. Die Formhälften 310, 320 sind mittels einer Bewegungseinrichtung 330, z.B. in Form eines hydraulischen Antriebs, relativ zueinander zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegbar. Fig. 14 zeigt das Alternatively, the molding tool 200 for consolidation or cooling can be formed in one by two mold halves 310, 320 of a pressing tool 300 Cavity 305 arranged and the compression pressure can be applied through the mold halves 310, 320, as shown schematically in Fig. 14. The pressing tool 300 shown by way of example in FIG. 14 has a first mold half 310 and a second mold half 320. The first mold half 310 can be designed analogously to the mold half described with reference to FIG. 15 with a first mold surface 310a. The second molding surface 320 has a second molding surface 320a which is designed to correspond to an outer surface 220b of the contact part 220. The mold halves 310, 320 can be moved relative to one another between an open position and a closed position by means of a movement device 330, for example in the form of a hydraulic drive. Fig. 14 shows that
Presswerkzeug 300 in einer geschlossenen Position oder Stellung, in welcher die zweite Formfläche 320a der ersten Formfläche 310a zugewandt ist und die  Press tool 300 in a closed position or position in which the second mold surface 320a faces the first mold surface 310a and the
Formhälften 310, 320 bzw. die Formflächen 310a, 320a der Formhälften 310, 320 die Kavität 305 definieren. Mold halves 310, 320 or the mold surfaces 310a, 320a of the mold halves 310, 320 define the cavity 305.
Wie in Fig. 14 schematisch durch die Pfeile A1, A2 angedeutet ist, Pressen die Formhälften 310, 320 das Formteil 210 und das Anlageteil 220 und damit den Schichtaufbau 100, der in der Kavität 205 des Formwerkzeugs 200 gelegen ist, zusammen. Damit wird der Kompressionsdruck durch das Presswerkzeug 300 aufgebracht. Optional kann während des Konsolidierens bzw. Abkühlens dieAs schematically indicated in FIG. 14 by the arrows A1, A2, the mold halves 310, 320 press the molded part 210 and the contact part 220 and thus the layer structure 100, which is located in the cavity 205 of the molding tool 200, together. The compression pressure is thus applied by the pressing tool 300. During consolidation or cooling, the
Kavität 305 des Presswerkzeugs 300 und/oder die Kavität 205 des Formwerkzeugs 200 evakuiert werden. Wird der Schichtaufbau 100 zusammen mit den Cavity 305 of the pressing tool 300 and / or the cavity 205 of the molding tool 200 can be evacuated. If the layer structure 100 together with the
Formblechen 21 1 und 221 außerhalb des Presswerkzeugs erhitzt, kann optional die Kavität 205 des Formwerkzeugs 200 schon vor dem Einlegen in die Kavität 305 des Presswerkzeugs 300 evakuiert sein, was das Zusammenhalten von Schichtaufbau 100 und Formblechen 21 1, 221 erleichtert und im Schichtaufbau 100 zuvor befindliche Luft schon vor dem Aufschmelzen entfernt. Die Formhälften 310, 320 weisen beim Konsolidieren bzw. Abkühlen des Heated mold plates 21 1 and 221 outside of the pressing tool, the cavity 205 of the forming tool 200 can optionally be evacuated before being inserted into the cavity 305 of the pressing tool 300, which facilitates the holding together of the layer structure 100 and the form plates 21 1, 221 and in the layer structure 100 beforehand air is removed before melting. The mold halves 310, 320 have when consolidating or cooling the
Schichtaufbaus 100 eine Temperatur auf, die kleiner als die Schmelztemperatur der Thermoplastmaterialien 20, 30 ist. Dadurch bilden die Formhälften 310, 320 Wärmesenken, was das Abkühlen der Kavität 205 beschleunigt. Das Abkühlen kann weiter dadurch beschleunigt sein, dass die Formhälften 310, 320 aus einem Layer structure 100 has a temperature that is lower than the melting temperature of the thermoplastic materials 20, 30. As a result, the mold halves 310, 320 form heat sinks, which accelerates the cooling of the cavity 205. The cooling can be further accelerated in that the mold halves 310, 320 from one
Metallmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. Aluminium oder dergleichen gebildet sind. Vorteilhaft beträgt die Wärmekapazität der Formhälften 310, 320 ein Vielfaches, z.B. das Zehnfache, der Wärmekapazität der Formbleche 21 1, 212 des Formwerkzeugs 200.  Metal material with high thermal conductivity, e.g. Aluminum or the like are formed. The heat capacity of the mold halves 310, 320 is advantageously a multiple, e.g. ten times the heat capacity of the mold plates 21 1, 212 of the mold 200.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar. Although the present invention has been explained by way of example using exemplary embodiments, it is not restricted to these but can be modified in a variety of ways. In particular, combinations of the above exemplary embodiments are also conceivable.
BEZUGSZEICHEN LISTE REFERENCE LIST
1 Halbzeug 1 semi-finished product
1 A, 1 B Enden des Halbzeugs  1 A, 1 B ends of the semi-finished product
2 Prepregbänder 2 prepreg tapes
2A erstes Prepregband  2A first prepreg tape
2B zweites Prepregband 2B second prepreg tape
3 Verbindungsstränge  3 connecting strands
4 Flächengebilde  4 fabrics
5A, 5B Verbindungslinien 5A, 5B connecting lines
6 Multiaxialgelege  6 multi-axial scrims
1 1 erstes Halbzeug 1 1 first semi-finished product
12 zweites Halbzeug 12 second semi-finished product
20 thermoplastisches Matrixmaterial 20 thermoplastic matrix material
21 Verstärkungsfasern 21 reinforcing fibers
30 thermoplastisches Kunststoffmaterial 30 thermoplastic material
31 erster Endabschnitt der Verbindungsstränge31 first end section of the connecting strands
32 zweiter Endabschnitt der Verbindungsstränge32 second end section of the connecting strands
33 Folienband 33 foil tape
34 Faden 34 thread
35 Filamente  35 filaments
41 erster Endbereich des Flächengebildes 41 first end region of the fabric
42 zweiter Endbereich des Flächengebildes 60 Lagen 42 second end region of the fabric 60 layers
100 Schichtaufbau 100 layers
1 10 Lage  1 10 location
120 Verbindungsstelle 120 connection point
130 Verstärkungsprofile 150a Ablagefläche 130 reinforcement profiles 150a storage space
200 Formwerkzeug  200 mold
205 Kavität des Formwerkzeugs 210 Formteil 205 mold cavity 210 molded part
21 1 erstes Formblech 21 1 first shaped sheet
210a Konturfläche des Formteils 210b Rückoberfläche des Formteils 215 Dichtung  210a contour surface of the molded part 210b rear surface of the molded part 215 seal
220 Anlageteil 220 system part
220a Innenfläche des Anlageteils220a inner surface of the plant part
221 zweites Formblech 221 second shaped sheet
230 Pumpe 230 pump
240 Magneteinrichtung 240 magnetic device
250 Heizeinrichtung 250 heating device
251 Infrarotstrahler 251 infrared heater
252 Induktionsheizeinrichtung  252 induction heater
300 Presswerkzeug 300 pressing tool
305 Kavität des Presswerkzeugs 310 erste Formhälfte 305 cavity of the pressing tool 310 first mold half
310a Formfläche der ersten Formhälfte310a mold surface of the first mold half
320 zweite Formhälfte 320 second mold half
320a Formfläche der zweiten Formhälfte 330 Bewegungseinrichtung 320a mold surface of the second mold half 330 movement device
B Strukturbauteil B structural component
b2 Breite der Prepregbänder b2 Width of the prepreg tapes
E Umfangsrand des Strukturbauteils F Kraft E peripheral edge of the structural component F force
I2 Länge der Prepregbänder P ScheitelpunktI2 Length of the prepreg tapes P vertex
R1 erste RichtungR1 first direction
R2 zweite RichtungR2 second direction
S1 , S2 Symmetrielinien R1 10 Richtung S1, S2 lines of symmetry R1 10 direction

Claims

ANSPRÜCHE 1. Halbzeug (1) zur Herstellung eines Strukturbauteils (B), mit: CLAIMS 1. Semi-finished product (1) for the production of a structural component (B), with:
einer Vielzahl sich entlang einander erstreckender Prepregbänder (2), welche jeweils in ein thermoplastisches Matrixmaterial (20) eingebettete, unidirektional angeordnete Verstärkungsfasern (21) aufweisen; und einer Vielzahl von ein thermoplastisches Kunststoffmaterial (30)  a plurality of prepreg tapes (2) which extend along one another and each have unidirectionally arranged reinforcing fibers (21) embedded in a thermoplastic matrix material (20); and a variety of a thermoplastic material (30)
enthaltenden Verbindungssträngen (3);  containing connecting strands (3);
wobei die Verbindungsstränge (3) und die Prepregbänder (2) zu einem textilen Flächengebilde (4) verbunden sind, in welchem jeder der  wherein the connecting strands (3) and the prepreg strips (2) are connected to form a textile fabric (4) in which each of the
Verbindungsstränge (3) mehrere der Prepregbänder (2) kreuzt; und wobei die Verbindungstränge (3) und die Prepregbänder (2) in einem ersten Endbereich (41) des Flächengebildes (4) und einem entgegengesetzt zu diesem gelegenen zweiten Endbereich (42) des Flächengebildes (4) jeweils entlang einer Verbindungslinie (5A; 5B) stoffschlüssig miteinander verbunden sind. 2. Halbzeug (1) nach Anspruch 1, wobei die Prepregbänder (2) sich in einer ersten Richtung (R1) erstrecken und die Verbindungsstränge (3) sich in einer quer zu der ersten Richtung (R1) verlaufenden zweiten Richtung (R2) erstrecken sind, und wobei ein in Bezug auf die zweite Richtung (R2) äußerstes erstes Prepregband (2A) und ein äußerstes zweites Prepregband (2B), das entgegengesetzt zu dem ersten Prepregband gelegen ist, zur Connecting strands (3) crosses several of the prepreg bands (2); and wherein the connecting strands (3) and the prepreg strips (2) in a first end region (41) of the flat structure (4) and an opposite second end region (42) of the flat structure (4) each along a connecting line (5A; 5B) are cohesively connected. 2. Semi-finished product (1) according to claim 1, wherein the prepreg tapes (2) extend in a first direction (R1) and the connecting strands (3) extend in a second direction (R2) running transverse to the first direction (R1) , and wherein an outermost first prepreg tape (2A) with respect to the second direction (R2) and an outermost second prepreg tape (2B), which is opposite to the first prepreg tape, for
Ausbildung der Verbindungslinien (5A; 5B) jeweils stoffschlüssig mit den Verbindungssträngen (3) verbunden sind. Formation of the connecting lines (5A; 5B) are each integrally connected to the connecting strands (3).
3. Halbzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Prepregbänder (2) und die Verbindungsstränge (3) miteinander verwebt oder verflochten sind. 3. Semi-finished product (1) according to claim 1 or 2, wherein the prepreg strips (2) and the connecting strands (3) are interwoven or intertwined.
4. Halbzeug (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die 4. Semi-finished product (1) according to one of the preceding claims, wherein the
Verbindungsstränge (3) jeweils einen ersten Endabschnitt (31) und entgegengesetzt zu diesem gelegenen zweiten Endabschnitt (32) aufweisen, wobei der erste und der zweite Endabschnitt (31; 32) jeweils über die Verbindungslinien (5A; 5B) hinaus überstehen. 5. Halbzeug (1) zur Herstellung eines Strukturbauteils (B), mit:  Connecting strands (3) each have a first end section (31) and a second end section (32) lying opposite to this, the first and second end sections (31; 32) each projecting beyond the connecting lines (5A; 5B). 5. Semi-finished product (1) for producing a structural component (B), with:
einer Vielzahl von Prepregbändern (2), welche jeweils in ein  a plurality of prepreg bands (2), each in one
thermoplastisches Matrixmaterial (20) eingebettete, unidirektional angeordnete Verstärkungsfasern (21) aufweisen;  thermoplastic matrix material (20) have embedded, unidirectionally arranged reinforcing fibers (21);
wobei die Prepregbänder (2) zu einem multiaxialen Gelege (6) angeordnet sind, welches mehrere übereinander liegende Lagen (60) von  wherein the prepreg tapes (2) are arranged to form a multiaxial fabric (6) which has a plurality of layers (60) lying one above the other
Prepregbändern (2) umfasst;  Comprises prepreg bands (2);
wobei die Prepregbänder (2) innerhalb einer Lage (60) parallel zueinander verlaufen; und  the prepreg strips (2) running parallel to one another within a layer (60); and
wobei die Lagen (60) relativ zueinander an einzelnen Stellen, vorzugsweise an diskreten, in einem sich periodisch wiederholenden Muster  the layers (60) relative to one another at individual locations, preferably at discrete, in a periodically repeating pattern
angeordneten Stellen verbunden sind, insbesondere vernäht, verwirkt, verwoben, verschweißt oder anderweitig verbunden, vorzugsweise mittels einer Vielzahl von ein thermoplastisches Kunststoffmaterial (30)  arranged points are connected, in particular sewn, forged, interwoven, welded or otherwise connected, preferably by means of a plurality of a thermoplastic material (30)
enthaltenden Verbindungssträngen (3).  containing connecting strands (3).
6. Halbzeug (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die 6. semi-finished product (1) according to any one of the preceding claims, wherein the
Verbindungsstränge (3) als aus dem thermoplastischen Material (30) bestehende Folienbänder (33) oder Fäden (34) ausgebildet sind. Connecting strands (3) are formed as film strips (33) or threads (34) consisting of the thermoplastic material (30).
7. Verfahren zur Herstellung eines eine gewölbte Form aufweisenden 7. A method of manufacturing an arched shape
Strukturbauteils (B), umfassend folgende Verfahrensschritte:  Structural component (B), comprising the following process steps:
Bilden eines Schichtaufbaus (100) aus mehreren Lagen (1 10), wobei die Lagen (1 10) jeweils zumindest ein Halbzeug (1) gemäß einem der  Forming a layer structure (100) from a plurality of layers (1 10), the layers (1 10) each having at least one semi-finished product (1) according to one of the
voranstehenden Ansprüche aufweisen;  have the preceding claims;
Umformen des Schichtaufbaus (100) in die gewölbte Form bei einer  Forming the layer structure (100) into the curved shape at a
Umformtemperatur, die kleiner als ein Schmelzpunkt der thermoplastischen Materialien (20; 30) des Halbzeugs (1) ist;  Forming temperature, which is less than a melting point of the thermoplastic materials (20; 30) of the semi-finished product (1);
Heizen des umgeformten Schichtaufbaus (100) auf eine Temperatur, die größer als der Schmelzpunkt der thermoplastischen Materialien (20; 30) des Halbzeugs (1) ist; und  Heating the formed layer structure (100) to a temperature which is greater than the melting point of the thermoplastic materials (20; 30) of the semi-finished product (1); and
unter Aufbringung eines Kompressionsdrucks Abkühlen des Schichtaufbaus (100) auf eine Verfestigungstemperatur, die kleiner als der Schmelzpunkt der thermoplastischen Materialien (20; 30) des Halbzeugs (1) ist.  applying a compression pressure cooling the layer structure (100) to a solidification temperature which is lower than the melting point of the thermoplastic materials (20; 30) of the semi-finished product (1).
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die einzelnen Lagen (1 10) des 8. The method according to claim 7, wherein the individual layers (1 10) of
Schichtaufbaus jeweils aus mehreren Halbzeugen (1) gemäß Anspruch 4 gebildet werden, indem zumindest die ersten Endabschnitte (31) der Verbindungsstränge (3) eines ersten Halbzeugs (1 1) mit Prepregbändern (2) eines jeweiligen weiteren Halbzeugs (12) thermoplastisch verbunden werden, wobei bevorzugt auch die zweiten Endabschnitte (32) der  Layer structure each formed from a plurality of semi-finished products (1) according to claim 4, in that at least the first end sections (31) of the connecting strands (3) of a first semi-finished product (11) are thermoplastic bonded to prepreg bands (2) of a respective further semi-finished product (12), preferably also the second end sections (32) of the
Verbindungsstränge (3) des weiteren Halbzeugs (12) mit Prepregbändern (2) des ersten Halbzeugs (1 1) thermoplastisch verbunden werden.  Connecting strands (3) of the further semifinished product (12) with prepreg bands (2) of the first semifinished product (1 1) are thermoplastic.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Schichtaufbau (100) derart ausgebildet wird, dass sich die Prepregbänder (2) in verschiedenen Lagen (1 10) in verschiedenen Richtungen (R1 10) erstrecken. 9. The method according to claim 7 or 8, wherein the layer structure (100) is formed such that the prepreg tapes (2) extend in different layers (1 10) in different directions (R1 10).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Schichtaufbau durch sequenzielles Stapeln der Lagen (1 10) auf einer ebenen Ablagefläche (150a) gebildet wird und das Umformen in einer Kavität (205) eines 10. The method according to any one of claims 7 to 9, wherein the layer structure is formed by sequential stacking of the layers (1 10) on a flat storage surface (150a) and forming in a cavity (205)
Formwerkzeugs (200) erfolgt, wobei die Kavität (205) durch ein Formteil Molding tool (200) takes place, the cavity (205) through a molded part
(210) mit einer zu der gewölbten Form des Strukturbauteils (B) (210) with a curved shape of the structural component (B)
korrespondierenden Konturfläche (210a) und ein flächiges Anlageteil (220) gebildet ist. 1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Schichtaufbau  corresponding contour surface (210a) and a flat contact part (220) is formed. 1 1. The method according to any one of claims 7 to 9, wherein the layer structure
durch sequenzielles Stapeln der Lagen (1 10) auf einer gewölbten  by sequentially stacking the layers (1 10) on an arched
Ablagefläche (150a) gebildet und dadurch gleichzeitig in die gewölbte Form umgeformt wird, wobei die Ablagefläche (150a) eine korrespondierend zu der gewölbten Form des Strukturbauteils (B) gebildete Konturfläche (210a) eines Formteils (220) eines Formwerkzeugs (200) gebildet wird, wobei das Storage surface (150a) is formed and thereby simultaneously formed into the curved shape, the storage surface (150a) being formed a contour surface (210a) of a molded part (220) of a molding tool (200) corresponding to the curved shape of the structural component (B), being the
Formwerkzeug (200) zusätzlich ein flächiges Anlageteil (220) zur Ausbildung einer Kavität (205) mit dem Formteil (210) aufweist. Mold tool (200) additionally has a flat contact part (220) for forming a cavity (205) with the molded part (210).
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1, wobei das Heizen des Schichtaufbaus (100) in der Kavität (205) des Formwerkzeugs (200) erfolgt. 12. The method according to claim 10 or 1 1, wherein the heating of the layer structure (100) in the cavity (205) of the mold (200).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Formteil (210) des Formwerkzeugs (200) als sich flächig erstreckendes erstes Formblech13. The method according to any one of claims 10 to 12, wherein the molded part (210) of the molding tool (200) as a flatly extending first molded sheet
(21 1) ausgebildet ist, und wobei das Anlageteil (220) als sich flächig erstreckendes zweites Formblech (221) ausgebildet ist. (21 1) is formed, and wherein the contact part (220) is designed as a flat extending second shaped plate (221).
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei zur Aufbringung des 14. The method according to claim 13, wherein for applying the
Kompressionsdrucks mittels einer Magneteinrichtung (240) ein Magnetfeld erzeugt wird, welches derart in ein dem ersten Formblech (21 1) Compression pressure using a magnetic device (240) a magnetic field is generated, which is thus placed in the first shaped plate (21 1)
zugeordnetes magnetisierbares Material und/oder in ein dem zweiten Formblech (221) zugeordnetes magnetisierbares Material eingekoppelt wird, dass der Schichtaufbau durch die Formbleche mit dem Kompressionsdruck beaufschlagt wird, wobei das erste und/oder das zweite Formblech (21 1; assigned magnetizable material and / or is coupled into a magnetizable material assigned to the second shaped plate (221) in such a way that the layer structure is subjected to the compression pressure through the shaped plates, the first and / or the second shaped plate (21 1;
221) vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Metallmaterial ausgebildet sind. 221) are preferably made of a magnetizable metal material.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das Formwerkzeug (200) zum Heizen und Abkühlen auf eine Formhälfte (310) abgelegt wird, und wobei der Kompressionsdruck beim Abkühlen durch das Formwerkzeug (200) aufgebracht wird. 15. The method according to any one of claims 10 to 14, wherein the mold (200) for heating and cooling is placed on a mold half (310), and wherein the compression pressure is applied during cooling by the mold (200).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Formwerkzeug (200) zum Abkühlen in einer durch zwei Formhälften (310; 320) eines 16. The method according to any one of claims 10 to 13, wherein the mold (200) for cooling in one by two mold halves (310; 320) one
Presswerkzeugs (300) gebildeten Kavität (305) angeordnet und der  Press tool (300) formed cavity (305) and the
Kompressionsdruck durch die Formhälften (310; 320) aufgebracht wird.  Compression pressure is applied through the mold halves (310; 320).
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das Heizen des 17. The method according to any one of claims 13 to 16, wherein the heating of the
Schichtaufbaus (100) durch induktives Heizen der Formbleche (21 1; 221) oder mittels Infrarotstrahlung erfolgt.  Layer structure (100) by inductive heating of the shaped plates (21 1; 221) or by means of infrared radiation.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei in der Kavität (205) des Formwerkzeugs (200) ein Vakuum erzeugt wird. 18. The method according to any one of claims 10 to 17, wherein a vacuum is generated in the cavity (205) of the mold (200).
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