JP2014522334A - ドレープ成形及びプレス成形工具、並びにプリフォーム及び繊維プラスチック複合部品の製造方法 - Google Patents

ドレープ成形及びプレス成形工具、並びにプリフォーム及び繊維プラスチック複合部品の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014522334A
JP2014522334A JP2014515070A JP2014515070A JP2014522334A JP 2014522334 A JP2014522334 A JP 2014522334A JP 2014515070 A JP2014515070 A JP 2014515070A JP 2014515070 A JP2014515070 A JP 2014515070A JP 2014522334 A JP2014522334 A JP 2014522334A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
forming
drape
press
preform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014515070A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5872689B2 (ja
Inventor
クリスティアン・エーベルト
ジモン・クルンプ
トーマス・コルブ
モリッツ・シュレーダー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=45372260&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2014522334(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of JP2014522334A publication Critical patent/JP2014522334A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5872689B2 publication Critical patent/JP5872689B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/461Rigid movable compressing mould parts acting independently from opening or closing action of the main mould
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00Making preforms
    • B29B11/14Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/30Mounting, exchanging or centering
    • B29C33/308Adjustable moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/361Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles with pressing members independently movable of the parts for opening or closing the mould, e.g. movable pistons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/52Heating or cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/361Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles with pressing members independently movable of the parts for opening or closing the mould, e.g. movable pistons
    • B29C2043/3615Forming elements, e.g. mandrels or rams or stampers or pistons or plungers or punching devices
    • B29C2043/3626Forming elements, e.g. mandrels or rams or stampers or pistons or plungers or punching devices multi-part rams, plungers or mandrels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

本発明は、少なくとも部分的に固化されたプリフォーム(2)を製造するために、外面が互いに対面する2つの工具半体(1,1’)を有するドレープ成形及びプレス成形工具を提供する。工具半体(1,1’)の少なくとも一方は、複数のプランジャセグメント(3,3’)を備え、それらは昇降運動を行うもので、個々に調整可能且つ個々に移動可能であり、プランジャセグメントは工具半体(1,1’)の工具面を形成する。本発明は更に、ドレープ成形及びプレス成形工具を使用して成形され、少なくとも部分的に固化されたプリフォーム(2)を製造し、且つドレープ成形及びプレス成形工具を使用してプリフォーム(2)から繊維プラスチック複合部品を製造する方法を開示する。

Description

本発明は、少なくとも部分的に固化されたプリフォームを製造するドレープ成形及びプレス成形工具、並びに製造方法自体、及び更にはプリフォームから繊維プラスチック複合部品を製造する方法に関する。
形状がそれによって製造される繊維複合構造に少なくとも類似しているいわゆるプリフォームが形成される繊維一次製品を事前成形することは先行技術から公知である。プリフォームとも呼ばれるこの事前成形は、従来は時間とコストの点で高い手作業の経費を要する作業ステップで行われている。
例えば炭素繊維強化エポキシ樹脂系などの複合材から少なくとも一次元湾曲した強化プロファイルを製造するためにこのようなプリフォームを量産するため、特許文献1には、セグメントを反復して堆積し、ドレープ成形することによりコア上に輪郭プリフォームを製造するために基体、特に多軸繊維層、及び/又は強化織物の複数のシート状セグメントを自動的に堆積し、ドレープ成形する装置を開示している。成形工具内で輪郭プリフォームに硬化可能なプラスチック材を含浸させることによって、強化プロファイルが得られる。その際、そこでは個々の織物層がカセットを使用して金型のコアに堆積され、ドレープ成形される。その間に、それぞれの個々の層に粉末結合材が散布され、次いで織物層のスタックの結合材が溶解され、硬化される。圧縮固化はそれ自体が例えば誘導コイル及び冷却装置によって温度調整可能であるため、プリフォームの結合材が迅速に硬化するプレス装置によって行われる。その後、プリフォームは工具から取り出され、金型工具に送られ、そこでプリフォームには公知のRTM技術によって樹脂が浸透され、硬化される。
それを前提として、製造プロセスは促進され、そのための装置を汎用に使用可能である必要がある。
ドイツ特許第10 2008 042 574B4号明細書
上記の先行技術に基づいて、本発明の目的は、製造プロセスを促進でき、しかも同時に装置を汎用に使用可能である装置を製造することにある。
上記の目的は請求項1の特徴を有する工具によって達成される。
本発明の更なる目的は、自動化が向上し、ひいては手作業で行われる作業部分が少なくなるため、高い生産高を高い費用効率で達成できるプリフォーム及びそれから製造可能な繊維プラスチック複合部品の製造方法を作り出すことにある。
上記の目的は請求項8の特徴を有する方法によって達成される。
その方法及び装置の変形形態はそれぞれの従属請求項に記載されている。
最後に、請求項10の特徴を有する発明は、本発明によるドレープ成形及びプレス成形工具を使用してプリフォームから繊維プラスチック複合部品を製造する方法及び装置を開示している。
第1の実施形態は、互いに対面する外面が工具面として形成された2つの工具半体を有し、少なくとも部分的に固化されたプリフォームを製造する役割を果たすドレープ成形及びプレス成形工具に関するものである。したがって、プリフォームの製造に使用される、工具半体の間に配置された繊維層を迅速かつ自動的に金型内でドレープ成形できるようにするため、工具半体の一方又は両方は、昇降運動し、個々に制御可能且つ個々に移動可能な複数のプランジャセグメントを有しており、これが対応する工具半体の工具面を形成する。これらの個々に制御可能且つ移動可能なプランジャセグメントにより、繊維層のスタック全体の自動化されたドレープ成形が可能になり、したがって、本発明による装置は、各々の個別層自体がドレープ成形される公知の方法と比較して手順が明らかに迅速である。更に、プランジャセグメントによって、工具半体の工具面の簡単な変更が可能になるため、プランジャセグメントを適宜に調整することによってドレープ成形及びプレス成形工具内で様々な形状のプリフォームを製造することができる。
工具半体の一方だけがプランジャセグメントを有しており、これは確実に成形を行う態勢にある工具の上半部でよく、一方、セグメントがない工具の下半部は固定された工具面と共に中実に実施されている。
ドレープ成形工程と同時に、又はその直後に、1つ又は複数のセグメントが他のセグメントとは別個に固化されるように結合材を含めて金型内でドレープ成形される繊維層を固化するために、ドレープ成形及びプレス成形工具は、工具半体の一方又は両方の工具面内、又はその下に、すなわちプランジャセグメントを形成する工具面内又はその下に配置されている個々に調整可能な複数の加熱素子を備える加熱装置をそれぞれプランジャセグメント内に含んでいる。セグメントのない工具半体を有する実施形態では、加熱素子はセグメントのない工具面内又はその下に、及び/又はプランジャセグメントを有して実施されている工具半体内に位置している。加熱素子は誘導コイル及び/又は熱当てノズルでよい。閉鎖された工具内で結合材が加熱されることで更なる処理時間が節減され、ドレープ成形、結合材の融解、及び圧縮固化が間断ない工程で続き、ステップを時間的に重ねることができる。
加熱素子を含む加熱装置の代わりに、又はこれに加えて、ドレープ成形及びプレス成形工具は、工具半体の間を個々に移動可能なプランジャセグメントと連係した動きで直線的に移動可能な加熱装置を備えることができる。したがって、結合材はプランジャセグメントが繊維層に移動する直前に繊維層内で融解可能である。
次いで固化のための迅速な冷却を達成するため、ドレープ成形及びプレス成形工具は冷却装置を備え、それはノズル、特に空気ノズルを有し、それは例えば工具半体の外面上部に配置され、又は側面に配置されることができる。
ドレープ成形及びプレス成形工具は更に固定作業ステーションを形成することができ、又は制御可能な可動ロボット装置の一部としてロボットアーム又はロボットハンドに配置されることができる。
ドレープ成形及びプレス成形工具が更に、ドレープ成形及びプレス成形工具内でプリフォームを製造した直後にプリフォームからFRP部品を製造するためのRTM工具の役割も果たすことが想定される場合は、ドレープ成形及びプレス成形工具はマトリックス形成プラスチック系用の噴射手段を含むことができる。マトリックス形成プラスチック系の硬化温度を付与する加熱手段、又はプレス圧を加える手段などのRTMプロセスに必要な更なる装置を補足的に組み込むことができ、又、硬化温度及びプレス圧を付与するために既存の加熱装置及びプランジャセグメントを設計することもできる。
セグメントのない工具半体を有するドレープ成形及びプレス成形工具の実施形態では、ドレープ成形及びプレス成形工具は、ドレープ成形及びプレス成形工具内に、及び工具外に移動可能な、セグメントなしで実施される複数の工具半体含むようにすることができる。セグメントのない工具半体は更に、下部工具半体の工具面に対応する位置に移動するために上部工具半体のプランジャセグメントをそれぞれ適宜に制御することによって、異なる形状のプリフォーム又はFRP部品を製造するためにそれぞれ使用可能である異なる成形工具面を備えることができる。
フレキシブルで適応性のあるドレープ成形及びプレス成形工具は、工具半体、特に上部工具だけがプランジャセグメントを有している場合には凹状の幾何形状で使用でき、両方の工具半体がプランジャセグメントを有している場合には凸状及び凹状の形状で使用できる。
最後に、形成される形状の複雑さに応じて異なる幅及び/又は奥行を有することができるプランジャセグメントは、油圧、空気圧又は電動式に移動するプランジャセグメントであってよい。
本発明によるドレープ成形及びプレス成形工具によって、同じプランジャセグメントを使用して成形ワーク面の幾何形状を迅速且つフレキシブルに変更することができ、したがって、製造されるプリフォーム、又はそれから製造される繊維プラスチック複合部品の任意の幾何形状が可能になる。
本発明の更なる主題は、前述の本発明によるドレープ成形及びプレス成形工具を使用して、成形され少なくとも部分的に固化されたプリフォームを製造する方法に関するものである。方法は、先ず2つの工具半体のうちの少なくとも1つの工具半体が昇降運動可能で個々に調整可能、且つ個々に移動可能なプランジャセグメントを含むドレープ成形及びプレス成形工具内の工具半体の間に結合材、特に粉末結合材を含むスクリム、織物、マット、不織布、編地などの繊維層を配置するステップを含んでいる。次いで、プランジャセグメントが調整され、局部的且つ連続的に挿入された繊維層の方向に移動され、その際に繊維層はスタックとしてプランジャセグメントによる局部的な押圧によりドレープ成形される。プランジャセグメントによりドレープ成形がなされることで処理時間が短縮され、同時に圧縮工程が局部的に制御されることにより特に良好なドレープ成形が達成される。
このように、方法ステップの初期の時点で早くもプリフォームは幾何的な表現を得ることができ、工具内の幾何的に画定された個々の強化層の堆積は規定された加力経路をもたらす。連続的に移動するプランジャセグメントを用いて波状的又は局部的に制御された押圧によってドレープ成形工程が支えられる。
プランジャセグメントによる方法の前、途中、又は後に、これと連係して加熱装置が作動して、繊維層のスタックが少なくとも局部的に加熱される。特に、繊維層のスタックはプランジャセグメントの長手方向に対して横向きに、プランジャセグメントによってなされるドレープ成形運動によって順次加熱されることができる。ここでプリフォーの少なくとも部分的な固化が補助的な冷却を用いて、又は用いずに行われる。
ドレープ成形された繊維層スタックの例えば誘導又は高温空気衝突による局部的又はピンポイント加熱により、プリフォームの部分的に強化された固化がなされ、このことは例えばプリフォームがRTM金型に移送される際に定着及び取扱い作業に利用できる。例えばこの場合も誘導又は熱空気当てによる表面加熱によりプリフォームの表面固化がなされ、これも定着、及び例えば吸着パッドによる取扱作業に利用できる。
得られたプリフォームは次いで繊維プラスチック複合部品を製造するためにRTM工具に移送され、そこでマトリクス形成プラスチックが含浸され、その後、含浸されたプリフォームは、使用されるマトリクス形成プラスチック系の種類に左右される規定条件で硬化され、それによって繊維プラスチック複合部品が得られる。
あるいは、特に工具を節減する実施形態では、ドレープ成形及びプレス成形工具が補足的にマトリックス形成プラスチック系用の射出装置を装備することによりプリフォームが製造されるドレープ成形及びプレス成形工具を使用することができる。その場合は、プリフォームを製造後に閉鎖されたドレープ成形及びプレス成形工具内に残しておくことができ、マトリックス形成プラスチック系を射出し、それによってプリフォームへのマトリックス形成プラスチック系の含浸をドレープ成形及びプレス成形工具内で行うことができる。次いで工具内でそれぞれのマトリックス形成プラスチックに必要な硬化条件が整えられ、これは特に含浸後のプリフォームをマトリックス形成プラスチック系の硬化温度まで、特にプランジャセグメントによって少なくとも一方の工具半体にプレス圧を加えて加熱することである。硬化後、繊維プラスチック複合部品を金型から取り出すことができる。その際、FRP部品の最終的な輪郭がプリフォームの輪郭と多かれ少なかれ異なるようにすることも考えられる。それは、プラスチックマトリックスを射出する際に空洞を開放する移動可能なスライダを工具半体内に配置することによって達成可能である。更に、スライダの代わりに昇降運動可能なプランジャセグメントを備えることも考えられる。工具の下半部のスライダ又はプランジャセグメントを備え、それによってそれぞれの空洞により形成される金型の空間が設けられる方法によって、部品の輪郭の変更を達成することができる。同様に、上部の空洞を開けて工具下半部のプランジャセグメントを移動させ、それによって部品の形状の変更に役立てることも可能である。この工具又は方法によって特に有利に、スライダ又はプランジャセグメントの異なる作用により改造コストを必要とせずに完全に異なるFRP部品の形状を作り出すことが可能である。
これらの利点及びその他の利点は添付図面を参照して以下の詳細な説明で記載される。
説明に図面を参照することで説明を支え、主題を理解し易くすることに役立つ。図は単に本発明の実施形態を概略的に示すものである。
上部工具がプランジャセグメントを備える本発明によるドレープ成形及びプレス成形工具の概略側断面図である。 両方の工具半体がプランジャセグメントを備える本発明による更に別のドレープ成形及びプレス成形工具の概略側断面図である。
本発明は、繊維プラスチック複合部品、特に炭素繊維複合材から部品を製造する方法及び装置に関する。製造プロセスを促進するため、例えば自動車部品の製造に必要であるような高度の自動化、ひいては高い生産量を実現可能にする本発明によるドレープ成形及びプレス成形工具が使用される。更に、このドレープ成形及びプレス成形工具は汎用に、すなわち複雑な三次元成形された多数の様々なプリフォーム又は部品を製造するために使用可能である。
そのため、図1及び2に示されるドレープ成形及びプレス成形工具にはセグメント化されたプレス工具が備えられ、図1では工具半体1だけが、個々に調整可能且つ個々に移動可能なプランジャセグメント3、3’を備えており、それは昇降運動を行うものであり、工具半体1の、この場合は凸形状である成形工具面を形成するように配置可能であり、一方、工具下半部1’は中実に実施されており、工具面は凹状の形状を備えている。図2では、上部工具1も下部工具1’もそれぞれが、個々に調整可能且つ個々に移動可能なプランジャセグメント3を備えており、それは昇降運動を行うものであり、凸状及び凹状の成形工具面を形成するように配置可能である。プランジャセグメント3、3’は好ましくは油圧、空気圧または電動式に動作可能である。図1に示されるように、プランジャセグメント3,3’は更に、例えば複雑な形状を複製できるように異なる幅を有している。このように、幅がより広いプランジャセグメント3は、形状が平坦であるか、僅かな湾曲だけを有する領域に備えることができ、一方より狭いプランジャセグメント3’は複雑な形状を有する個所に使用することができる。
ドレープ成形及びプレス成形工具には多軸繊維層、強化織物、スクリム、マット、不織布、編地などの好ましくは粉末結合材を含む織物繊維が工具半体1,1’の間に挿入され、その後、繊維層はスタックとしてプランジャセグメント3、3’の局部的、連続的な移動によってドレープ成形される。
繊維層スタックは、ドレープ成形運動に続いて、すなわちプランジャセグメント3、3’の長手方向に対して横向きに加熱され、それによって最適なドレープ成形が可能になり、既に融解している結合材に起因するせん断による層の変位が起こり得なくなる。任意選択で、又はマッピングされる形状に応じて、ドレープ成形運動は金型の中心から径方向又は両側の外側に向かって、又は左から右に、又は右から左になされることができる。
プリフォーム2は加熱によって少なくとも部分的に固化され、次いで形状を変えずに工具から取り出され、RTM工具に送られることができ、RTM工具内で樹脂が含浸され、硬化されて繊維プラスチック複合部品が製造される。
あるいは、固化したプリフォーム2に同じ工具内でRTM法が施されることもでき、その場合は図1に示すように下部工具1’は中実に実施される必要がある。
RTMステップがドレープ成形及びプレス成形工具で実施される場合、プリフォーム2を固化し、場合によっては繊維プラスチック複合部品を硬化するためのドレープ成形及びプレス成形工具内での加熱は、例えばセグメントのない下部工具1’内に配置可能な加熱素子によって行うことができる。加熱素子はドレープ成形動作に従って接続される。あるいは、他方の工具半部1のプランジャセグメント3,3’に加熱素子を備えることもできる。両方の工具半体1,1’が加熱素子を備えることも考えられる。個々に接続可能な加熱素子として、特に接触加熱するためのインダクタ、又は無接触で加熱するための熱当てノズルが考えられ、場合に応じてこれらはそれぞれの工具半体の外面又は内部に、すなわち場合によってはセグメント3,3’内に取り付けられる。
(工具の長手方向への)ドレープ成形運動に平行に工具半体の間で繊維スタックの上方を移動可能な加熱手段を配置することも考えられよう。
表面加熱は特に、繊維層の変位が予期されない場合に実施することができる。
繊維層スタックを固化するための冷却は、気流によって、特に工具面の少なくとも1つに配分され、及び/又は側面に配置可能なノズルによって行うことができる。
プリフォーム2を固化する際に、取り扱い易い温度になるまで加熱した繊維層スタックを単に残しておくことも考えられる。しかし、ノズルなどの冷却装置はそれよりも製造プロセスを促進する。
図2に示すように、工具上半部1と同様に、工具下半部1’もセグメント化することができる。移動可能なプランジャセグメント3,3’でのセグメント化により、単一の工具でFRP部品の形成時に考えられるあらゆる三次元表面形状を極めて迅速に達成可能である。工具は作業ステーションで固定的に設置でき、又はロボットアーム又はロボットハンドの位置であってもよい。
本発明による繊維層スタックのドレープ成形は、公知の単層ドレープ成形よりも明らかに迅速に実施することができる。更にプランジャセグメント3,3’によるドレープ成形作業の遂行は処理時間を短縮し、その際に押圧工程を局部的に制御することにより特に良好なドレープ成形が達成される。結合材を閉鎖した工具内で加熱することにより、処理時間が更に節減される。その際、ドレープ成形、結合材の融解、及び圧縮固化は、間断ない工程で続けられ、ステップは時間的に重複して実行可能である。ちなみに局部的な加熱の場合も、処理時間が短縮される。
繊維プラスチック複合部品を製造するためにプリフォーム2を製造する工具と同じドレープ成形及びプレス成形工具でRTMプロセスが実施される場合は、FRP部品を形成するために必要な工具の構成部品は単一の工具に最小化され、その際にドレープ成形及びプレス成形工具は工具内の含浸及び硬化のための補助装置を備えている。これは特に例えば樹脂系などのマトリックス形成プラスチック用の1つ(又は複数の)射出装置である。更に、温度調整及び加圧など、硬化に必要な装置を補助的に組み込むことができるが、プリフォーム2を固化するために結合材を融解する加熱素子も、工具が含浸したプリフォーム2をそれぞれのプラスチック系の硬化温度にそれぞれ加熱することができるように設計され、制御可能である。更に、硬化のためのプレス圧を加えるようにプランジャセグメント3、3’及びその駆動機構を設計することができる。
完成品のFRP部品を製造するためにドレープ成形及びプレス成形工具で実施されるRTMプロセスによって製造時間が更に最適化される。その場合は好ましくは、下部工具1’は図1の示すように中実であり、すなわちセグメント化されない。
サイクル時間を更に促進するため、複数の下部工具1’を備え、部品の製造後にこれらを工具全体から外側に移動することによって、ドレープ成形及びプレス成形工具の外側で新たな繊維層スタックが挿入された下部工具1’が入り込むことができ、一方、製造されたプリフォーム2又はFRP部品を取り出すために下部工具1’をドレープ成形及びプレス成形工具から外側に移動させるようにすることができる。
1つの工具半体1だけがセグメント化されたドレープ成形及びプレス成形工具には更に、工具内で様々なプリフォーム/部品の製造を可能にする異なる形状の複数の下部工具1’を備えることができるが、それはセグメント化された工具半体が、調整可能なプランジャセグメントによって成形工具面の形状を変更できるからである。
繊維層スタックを局部的に押圧することで、後の部品の加力経路の方向に向けられた1つ又は複数の繊維層を特別の配置及びドレープ成形が可能であるため、機械的負荷に耐えるように特注されたFRP部品を製造することができる。

Claims (10)

  1. 少なくとも部分的に固化されたプリフォーム(2)を製造するための、外面が互いに対面する2つの工具半体(1,1’)を有するドレープ成形及びプレス成形工具であって、
    前記工具半体(1,1’)の少なくとも一方が、複数のプランジャセグメント(3,3’)を備え、前記プランジャセグメントは昇降運動を行うもので、個々に調整可能且つ個々に移動可能であり、前記プランジャセグメントは前記工具半体(1,1’)の工具面を形成し、好ましくは異なる幅及び/又は奥行を有し、及び/又は、油圧、空気圧又は電動式に動作可能であることを特徴とするドレープ成形及びプレス成形工具。
  2. 請求項1に記載のドレープ成形及びプレス成形工具であって、
    前記プランジャセグメント(3,3’)を備えた少なくとも一方の前記工具半体(1)が、凸状の工具面を備えることを特徴とするドレープ成形及びプレス成形工具。
  3. 請求項1又は2に記載のドレープ成形及びプレス成形工具であって、
    前記ドレープ成形及びプレス成形工具が、個々に調整可能な複数の加熱素子、特にインダクタ及び/又は熱当てノズルを備える少なくとも1つの加熱装置を備え、前記加熱素子は前記工具半体(1,1’)の少なくとも一方の前記工具面内、又はその下に配置され、好ましくは個々の移動可能な前記プランジャセグメント(3,3’)との連係運動で直線的に移動可能であることを特徴とするドレープ成形及びプレス成形工具。
  4. 請求項1から3の少なくとも一項に記載のドレープ成形及びプレス成形工具であって、
    前記ドレープ成形及びプレス成形工具が、ノズル、特に空気ノズルを備える冷却装置を含むことを特徴とするドレープ成形及びプレス成形工具。
  5. 請求項1から4の少なくとも一項に記載のドレープ成形及びプレス成形工具であって、
    前記ドレープ成形及びプレス成形工具が、固定作業ステーションを形成し、又は制御可能に移動するロボット装置の一部として配置されることを特徴とするドレープ成形及びプレス成形工具。
  6. 請求項1から5の少なくとも一項に記載のドレープ成形及びプレス成形工具であって、
    前記ドレープ成形及びプレス成形工具がマトリックス形成プラスチック系用の射出手段を含むことを特徴とするドレープ成形及びプレス成形工具。
  7. 請求項1から6の少なくとも一項に記載のドレープ成形及びプレス成形工具であって、
    前記ドレープ成形及びプレス成形工具が、プランジャセグメント(3,3’)なしで実施される複数の下部工具半体(1’)を含み、前記工具半体(1’)が、
    前記ドレープ成形及びプレス成形工具内に、且つその外側に移動可能であり、及び/又は、
    異なる形状を成形する工具面を備えることを特徴とするドレープ成形及びプレス成形工具。
  8. 請求項1から7の少なくとも一項に記載のドレープ成形及びプレス成形工具を使用して成形され、少なくとも部分的に固化されたプリフォーム(2)を製造する方法であって、
    −前記ドレープ成形及びプレス成形工具内の前記工具半体(1,1’)の間に結合材を含む繊維層を配置するステップであって、前記2つの工具半体(1,1’)のうちの少なくとも1つの工具半体(1,1’)が、昇降運動を行う、個々に調整可能且つ個々に移動可能なプランジャセグメント(3,3’)を備えるステップと、
    −前記プランジャセグメント(3,3’)を調整し、前記プランジャセグメント(3,3‘)を、挿入された前記繊維層の方向に局部的且つ連続的に移動させ、その際に局部的な押圧により前記繊維層をスタックとしてドレープ成形するステップと、を含むことを特徴とする方法。
  9. 請求項8に記載の方法であって、
    −少なくとも1つの加熱装置を動作させ、前記プランジャセグメント(3,3’)の移動と連係して、前記繊維層のスタックを少なくとも局部的に加熱し、特に前記繊維層のスタックを前記ドレープ成形の動作に従って前記プランジャセグメント(3,3’)の長手方向に対して横向きに加熱するステップと、
    −前記プリフォーム(2)を少なくとも部分的に冷却して又は冷却なしで固化するステップと、を含む方法。
  10. 請求項1から7の少なくとも一項に記載のドレープ成形及びプレス成形工具を使用してプリフォーム(2)から繊維プラスチック複合部品を製造する方法であって、
    −請求項8又は9に記載の方法で前記プリフォーム(2)を製造するステップと、次いで、
    −マトリックス形成プラスチック系を射出し、前記閉鎖されたドレープ成形及びプレス成形工具内に残されたプリフォーム(2)に前記マトリックス形成プラスチック系を含浸するステップと、
    −前記マトリックス形成プラスチック系の硬化条件を整えるステップであって、特に少なくとも一方の前記工具半体(1,1’)の前記プランジャセグメント(3,3’)によりプレス圧を加えて含浸されたプリフォーム(2)を前記マトリックス形成プラスチック系の硬化温度まで加熱するステップと、
    −前記繊維プラスチック複合部品を硬化し、取り出すステップと、を含む方法。
JP2014515070A 2011-06-16 2011-12-16 ドレープ成形及びプレス成形工具、並びにプリフォーム及び繊維プラスチック複合部品の製造方法 Expired - Fee Related JP5872689B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011104366A DE102011104366A1 (de) 2011-06-16 2011-06-16 Drapier- und Formpresswerkzeug und Verfahren zur Herstellung einer Preform und eines Faserkunststoffverbundbauteils
DE102011104366.0 2011-06-16
PCT/EP2011/006361 WO2012171548A1 (de) 2011-06-16 2011-12-16 Drapier- und formpresswerkzeug und verfahren zur herstellung einer preform und eines faserkunststoffverbundbauteils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014522334A true JP2014522334A (ja) 2014-09-04
JP5872689B2 JP5872689B2 (ja) 2016-03-01

Family

ID=45372260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014515070A Expired - Fee Related JP5872689B2 (ja) 2011-06-16 2011-12-16 ドレープ成形及びプレス成形工具、並びにプリフォーム及び繊維プラスチック複合部品の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140175704A1 (ja)
EP (1) EP2720856A1 (ja)
JP (1) JP5872689B2 (ja)
DE (1) DE102011104366A1 (ja)
WO (1) WO2012171548A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5968566B1 (ja) * 2016-01-08 2016-08-10 株式会社The MOT Company 繊維強化複合材料成形品の製造方法及びそれに用いるプレス用金型
JP2016165801A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 本田技研工業株式会社 繊維プリフォームのプレス成形方法
KR20200007186A (ko) * 2018-07-12 2020-01-22 주식회사 엘지화학 유리의 곡면 성형 장치 및 방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2507080B (en) * 2012-10-18 2016-02-17 Rolls Royce Plc Composite product manufacturing system and method
EP2851173B1 (en) 2013-09-20 2017-06-07 Airbus Operations GmbH Preform station and method
FR3024959B1 (fr) * 2014-08-21 2016-09-09 Snecma Procede et ensemble de fabrication d'aube composite
DE102016117799A1 (de) 2016-09-21 2018-03-22 Airbus Operations Gmbh System und verfahren zur herstellung eines faserverbundhalbzeugs sowie ein verfahren zur herstellung eines faserverbundbauteils
JP7230834B2 (ja) * 2020-01-21 2023-03-01 トヨタ自動車株式会社 繊維強化樹脂成形品の製造方法および製造装置
EP4091803A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-23 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method for manufacturing of a wind turbine blade component and wind turbine root
DE102022000337A1 (de) 2022-01-28 2022-04-14 Daimler Ag Kennzeichnungseinheit einer Vorrichtung zur Markierung eines herzustellenden Bauteiles
WO2023166500A1 (en) * 2022-03-03 2023-09-07 Massivit 3D Printing Technologies Ltd A dynamic configurable digital mold
DE102022109891A1 (de) 2022-04-25 2023-10-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Werkzeug zum Einsatz in einer Presse und Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002538991A (ja) * 1999-03-18 2002-11-19 エイチ. スチュワート,デイビッド 領域化加圧成形を用いて成形構造を製造する方法および機械装置
JP2003305719A (ja) * 2002-04-17 2003-10-28 Toray Ind Inc Frpのプリフォーム製造方法および製造装置
WO2007099825A1 (ja) * 2006-02-28 2007-09-07 Toray Industries, Inc. プリフォーム用の強化繊維基材など、およびその強化繊維基材の積層体の製造方法など

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5192560A (en) * 1989-03-07 1993-03-09 Canon Kabushiki Kaisha Variable mold apparatus
US5151277A (en) * 1991-03-27 1992-09-29 The Charles Stark Draper Lab., Inc. Reconfigurable fiber-forming resin transfer system
US5546784A (en) * 1994-12-05 1996-08-20 Grumman Aerospace Corporation Adjustable form die
US6012314A (en) * 1997-07-30 2000-01-11 Northrop Grumman Corporation Individual motor pin module
US7081219B2 (en) * 1999-03-18 2006-07-25 Stewart David H Method and machine for manufacturing molded structures using zoned pressure molding
US6578399B1 (en) * 1999-09-09 2003-06-17 Northrop Grumman Corporation Single-die modularized, reconfigurable honeycomb core forming tool
JP4285878B2 (ja) * 2000-02-16 2009-06-24 南条装備工業株式会社 樹脂成形品の製造方法及びその装置
US6209380B1 (en) * 2000-02-28 2001-04-03 Northrop Grumman Corporation Pin tip assembly in tooling apparatus for forming honeycomb cores
US6484776B1 (en) * 2000-04-07 2002-11-26 Northrop Grumman Corporation System for constructing a laminate
DE102008042574B4 (de) 2008-10-02 2010-06-10 Airbus Deutschland Gmbh Vorrichtung zum Ablegen und Drapieren von Abschnitten einer Verstärkungsfaserstruktur zur Herstellung eines Profilvorformlings sowie Verfahren

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002538991A (ja) * 1999-03-18 2002-11-19 エイチ. スチュワート,デイビッド 領域化加圧成形を用いて成形構造を製造する方法および機械装置
JP2003305719A (ja) * 2002-04-17 2003-10-28 Toray Ind Inc Frpのプリフォーム製造方法および製造装置
WO2007099825A1 (ja) * 2006-02-28 2007-09-07 Toray Industries, Inc. プリフォーム用の強化繊維基材など、およびその強化繊維基材の積層体の製造方法など

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016165801A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 本田技研工業株式会社 繊維プリフォームのプレス成形方法
JP5968566B1 (ja) * 2016-01-08 2016-08-10 株式会社The MOT Company 繊維強化複合材料成形品の製造方法及びそれに用いるプレス用金型
KR20200007186A (ko) * 2018-07-12 2020-01-22 주식회사 엘지화학 유리의 곡면 성형 장치 및 방법
KR102474889B1 (ko) 2018-07-12 2022-12-06 주식회사 엘지화학 유리의 곡면 성형 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP5872689B2 (ja) 2016-03-01
DE102011104366A1 (de) 2012-12-20
EP2720856A1 (de) 2014-04-23
WO2012171548A1 (de) 2012-12-20
US20140175704A1 (en) 2014-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5872689B2 (ja) ドレープ成形及びプレス成形工具、並びにプリフォーム及び繊維プラスチック複合部品の製造方法
US9399325B2 (en) Method and device for laying and draping portions of a reinforcing fiber structure to produce a profiled preform
US20150008619A1 (en) Method and device for producing a three-dimensional preform from a laid scrim in the course of production of fiber reinforced molded parts
CN106457697B (zh) 用于制造设有单向纤维稀松布的smc构件的方法
WO2015145407A1 (en) Freespace composite manufacturing process and device
WO2011104980A1 (ja) プリフォームおよびその製造方法
JP2015532901A (ja) 繊維強化されたプラスチック構成部材を製造する成形工具、制御手段、方法及び装置
JP6231015B2 (ja) 繊維強化された成形部材の製造中に繊維スクリムから三次元のプリフォームを製造する方法並びに装置
JP6560669B2 (ja) 圧縮成形繊維強化プリフォームの成形装置及び成形方法
CN102105296A (zh) 用于制造三维梁类型的复合材料元件的装置和方法
CN109624198A (zh) 一种纤维布复合材料成型方法
EP3878635B1 (en) Method for manufacturing a part
JP6982071B2 (ja) 繊維プリフォームの圧密化(固化)およびオーバーモールドのための方法および装置
DE102012010469B4 (de) Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Bauteilen
JP6384213B2 (ja) 複合材料の製造方法、複合材料の製造装置
US20150129111A1 (en) Stabilization Device, Stabilization Method and Method For Producing Fiber Composite Components
JP5362596B2 (ja) 貼合成形方法、貼合成形用金型および貼合成形装置
WO2022243072A1 (en) Method for manufacturing of a wind turbine blade component and wind turbine root
JP2004237535A (ja) プリフォームの製造方法および製造装置
CN114474779B (zh) 一种纤维增强复合材料预制体的渐进成形方法
JP2016165856A (ja) 繊維強化プラスチック製造装置および製造方法
EP3178625A1 (en) Manipulating tool for producing reinforced plastic material part

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150106

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20150403

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150502

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150714

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151111

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20151118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151222

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160113

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5872689

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees