WO2015132387A1 - Verfahren zur verbindung von faserverstärkten kunststoffbauteilen mit duroplastischer matrix - Google Patents

Verfahren zur verbindung von faserverstärkten kunststoffbauteilen mit duroplastischer matrix Download PDF

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Werner Hufenbach
Martin Lepper
Jörn Kiele
Stefan Kipfelsberger
Jens Werner
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Leichtbau-Zentrum Sachsen Gmbh
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    • B29K2309/08—Glass

Definitions

  • thermoset components are usually connected by gluing or mechanical connections such as screws, rivets, clamps or form-fitting (click connections).
  • thermoset components may be less resistant to other substances than the thermoset matrix.
  • the connected components are then unsuitable for some desired uses.
  • Other adhesives are less durable or resistant against UV. Radiation (sunlight) as the thermosetting matrix, so that the life of the component is reduced by the adhesive bonds.
  • the mechanical characteristics of a glued connection are often less favorable than those of the fiber-reinforced material of the components, due in part to the adhesion of the glued connection, which is only close to the surface.
  • Mechanical connections such as screws or clamps are expensive to install and their potential solubility requires the connection to be monitored or at least accessible for maintenance. In addition, when stressed locally very strong forces act, leading to a material failure at the transition points to the mechanical connections.
  • WO 2010 31 710 A1 in which a textile is introduced into a mold and impregnated with resin. Subsequently, the textile is at least partially cured. In the next step, one of the two mold halves is replaced, leaving the textile in the other. This is followed by injection molding of further plastic material.
  • thermoset composite semi-finished products that overcomes the disadvantages of the prior art and allows the connection of two or more fiber-reinforced thermoset semi-finished products to a complex shaped overall component.
  • thermoset components from several composite semi-finished products (or more areas of a composite semi-finished), each comprising a textile fiber reinforcement and a matrix material, is thus characterized in that the composite semi-finished products with the exception of local areas are fully consolidated or fully teilkonsolidiert and two or more composite semi-finished at the partially consolidated, gelled areas in such contact, preferably surface contact, brought so that the matrix material of the local areas connects and the so joined together areas are then fully consolidated.
  • a common polymer network is formed over the joint of the participating composite semifinished product or of the composite material semi-finished products involved.
  • a preferred procedure provides that the sections of the textile reinforcing material intended for partially consolidated gelled local areas are later impregnated with matrix material than the other reinforcing fiber material. This approach can improve control over the state of networking in the partially consolidated areas.
  • sections of the textile reinforcing material provided for partially consolidated, gelled local areas are configured by a quantity of fiber (fiber volume content) or fiber orientation or type of fibers which is varied compared to the other reinforcing material. This approach can improve control over the state of networking in the partially consolidated local areas
  • the partially consolidated, gelled local areas are larger in area, preferably significantly larger, than the consolidated areas of the composite semi-finished products. In a further preferred embodiment, this ratio is reversed.
  • the area shares of the partially consolidated, gelled local areas can be designed according to requirements.
  • the partially consolidated, gelled local areas can be produced in almost any form. Preferred are round, oval, polygonal or strip-shaped designs. Most preferably, the localized areas are near the edges of two (or more) composite semi-finished products to be connected to each other as a dot row (dot row means a series of separate areas) or strip-shaped.
  • a preferred further development also envisages clamping together the textile reinforcement of partially consolidated, gelled local areas, or to connect them by related processes.
  • Preferably but not necessarily consists of Klemmlust. Joint element of the same material as the textile reinforcement of the components to be joined, or at least of a compatible material.
  • the method according to the invention can advantageously be dispensed with the use of other auxiliaries (eg. Adhesive).
  • auxiliaries eg. Adhesive
  • the component produced from the composite semifinished products has a uniform matrix material structure.
  • the composite semi-finished products are cohesively connected.
  • the mechanical properties are significantly improved over prior art designs
  • cooling elements are positioned in the mold so as to cool those locations of the matrix-saturated fabric to which the unconsolidated or partially consolidated portions of the composite semi-finished products are to be retained. As the matrix material thermally cures, these areas remain unconsolidated or partially consolidated due to cooling. Cooling can be used from the beginning of impregnation of the fabric with matrix material or later so that fully unconsolidated or partially consolidated local areas can be created as needed. In addition, the degree of consolidation can be controlled by controlling the temperature. As cooling elements also arrangements of the prior art are used. On an electrical basis, for example, Peltier elements can be integrated into the mold parts. The use of cooling liquids in corresponding channels in the mold parts is possible. However, the cooling can also be achieved by a targeted geometric design of the tool i.
  • the partially consolidated, gelled local areas of composite semi-finished products are joined together by stacking these areas of two (or more) semi-finished products and then consolidating them. Consolidation can be done in several ways.
  • the compound is preferably prepared by the semi-finished products are introduced biased in a heating oven. There, the still active matrix material of the superimposed, partially consolidated, gelled local areas combines and forms a compound during curing.
  • gelled component regions are at a degree of crosslinking beyond the gel point in the direction of complete crosslinking, in a state with interrupted crosslinking reaction (crosslinking less than 99%).
  • Other component areas are already largely networked and are in a range near 100% crosslinking.
  • it is necessary to reactivate the crosslinking reaction in such a way that it creates a physical or chemical compound across all components.
  • the partially consolidated, gelled component areas can be sutured before and during the crosslinking reaction in order to achieve not only the connection of the matrix system, but also a cross-fiber connection.
  • the crosslinking reaction is activated by at least one heatable tool which comprises one or more partially consolidated, gelled component regions.
  • the tool consists of two or more elements that contain heatable and / or a cooling function. These elements are placed over one or more subconsolidated areas such that they are reactivated and networked by the energy of the tooling elements.
  • the elements can additionally compress the partially consolidated areas with pressure.
  • these joining processes can be implemented as stapling operations (short activation of the reaction, cross-linking runs independently outside the tool) up to fully consolidating cross-linking processes in the tool.
  • the tool design is based on the prior art for joining tongs.
  • the process described above can be provided with further process steps.
  • the consolidation process is combined with a sewing process.
  • the partially consolidated components can be sewn directly, but preferably after a brief warming.
  • the pattern of the seam is dependent on the selected type and shape of the textile reinforcement fabric.
  • the material of the connecting seam is identical to the material of the textile reinforcing material of the components to be connected or compatible with the material and the matrix system.
  • the consolidation process is continued with corresponding process parameters.
  • Fig. 2 shows the tool according to the invention during the implementation of the method according to the invention.
  • the two tool halves (11 and 12) enclose and reform the matrix-impregnated fiber reinforcement material (2).
  • the heating elements (13) heat the lower tool (12) and the upper tool (1 1) over the entire surface, wherein only local, defined by the cooling elements (14) local areas where the heating is reduced and the matrix material is held partially consolidated (gelled). Shown is the connection of two composite semi-finished products (21, 22) according to Fig. 3b and Fig. 4b.
  • Fig. 3a shows schematically the use of a joining tongs to connect a completely consolidated semi-finished product with a semi-finished product having a partially consolidated local area
  • Fig. 3b show the use of a joining tongs for connecting successive teilkonsolidierter, gelled local areas.
  • FIG. 4a and 4b schematically show a curved hollow profile in section (FIG. 4a) and as a spatial representation (FIG. 4b), in which the two superimposed edges of the semi-finished products (21, 22) have been connected to the method according to the invention.
  • FIG. 5a and Fig. 5b show schematically the application of a connecting element (21) on a flat element (22).
  • FIGS. 6a to 6c schematically show the implementation of various tab connections by means of partially consolidated, gelled joining areas on the planar element (24) and / or the tabs (21, 22) according to the method according to the invention.
  • the sheet-like element (24) has a partially consolidated region (241), which forms a connection with the overlying (21) or underlying (22) tab at the connection points (23) during curing.
  • the tabs partially consolidated, gelled areas (21 1, 221), which enter at the points (23) connections to the planar element / (24).
  • each of the joining partners (21, 22, 24) has partially consolidated, gelled areas (21 1, 221, 241) which are fixed to one another when consolidating at the connecting points (23).
  • FIG. 7 shows schematically the integration of an insert (4) and its connection to a component (22) with partially consolidated, gelled joint regions (221) according to the method according to the invention.
  • the insert (4) is enclosed by another component (21) and the underlying component (22). Connecting points (23) form both between the two components (21 and 22) and between the component (22) and the insert (4).
  • the following description serves to produce a plate-shaped component made of 2 mm glass-fiber-reinforced epoxy resin with partially consolidated, gelled local areas.
  • the epoxy resin system used gels at a degree of crosslinking of 48% (see Figures 1A and 1B) and has a crosslinking-dependent glass transition temperature according to FIG.
  • FIG. 2 schematically shows a section of an RTM tool with the cooling elements (14) (in this case, the cooling elements are liquid-cooled channels).
  • Embodiment 1A is a diagrammatic representation of Embodiment 1A.
  • the component is left in the mold for 15 h at 100 ° C after the infiltration for consolidation.
  • An almost complete crosslinking of the resin system with a degree of crosslinking of almost 100% is achieved in accordance with FIG. 1A and FIG. 1B.
  • the resin system is crosslinked at the joints only up to an ungelled state of 40% degree of crosslinking by the cooling after about 3.5 h Consolidation time already activated and thus the networking is interrupted.
  • the connection point is cooled down to approx. 10 ° C.
  • connection point is then present in the component in a prepreg state, so that, in the event of a later joining, the connection point can be remelted by heating.
  • the connection point can be remelted by heating.
  • about 60% of the original monomers of the thermosetting crosslinking reaction are still available as an "adhesive" for later addition.
  • the component is left in the mold for 15 h at 100 ° C after the infiltration for consolidation.
  • an almost complete crosslinking of the resin system with a degree of crosslinking of almost 100% Fig.1 and Fig. 2 is achieved.
  • the resin system is crosslinked at the joints to a gelled state of 60% degree of crosslinking by the cooling activated only after about 4.5 hours of consolidation time and thus later the networking is interrupted.
  • the connection point is cooled down to approx. 10 ° C.
  • the joint is then present in the component at room temperature in an infusible gelled solid state state, so that in a later joining the joint can not be remelted by heating.
  • the infusibility avoids any contamination of the joining tools.
  • the uncrosslinked monomers nevertheless form a bond beyond the component boundaries by wetting the surface of the joining partner and sticking to it.
  • the component is left in the mold for 5 h at 100 ° C after the infiltration for partial consolidation.
  • the resin system of the entire component is now transferred only in a partially consolidated degree of crosslinking of 70%.
  • Step 2 Add partially consolidated areas of composite semi-finished products
  • the component For joining, the component is now brought together with a joining partner so that the connection point of the component is at the desired position on the joining partner. Thereafter, the respective junction is pressed with a pair of pliers.
  • the joint can be activated, bonded and further consolidated by heating to the specific process temperature.
  • the heating is preferably carried out by ultrasonic waves, which are passed through the joining pliers to the connection point, or by heatable welding heads according to the prior art.
  • the component area at the respective connection point is preferably at a temperature between the respective crosslinking-dependent glass transition temperature and Tg, stat. heated.
  • a surcharge of min. 20 ° C provided.
  • the crosslinking rate increases in the connection point.
  • the upper temperature limit can also be further increased.
  • the joining temperature should always be below the limit temperature for the thermal degradation / the evaporation temperature of the resin system (see Fig. 2).
  • the hold time also determines the degree of crosslinking of the joint after the addition.
  • the degree of crosslinking of the resin system in the joint can therefore be controlled by the hold time and temperature of the joint.
  • the joint is brought after the addition while maintaining the pressing pressure to a temperature below the glass transition temperature present in each case.
  • the resin system is intrinsically stable, so that the joints remain firmly connected even when the pressing pressure is removed (see FIG.
  • the joining partner is likewise a component with connection points according to the invention, so that even more "adhesive material" in the form of the uncrosslinked monomer components of the connection point is available during the joining.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung duroplastischer Bauteile aus zwei oder mehreren Verbundwerkstoffhalbzeugen mit eine textiler Faserverstärkung und Matrixmaterial, wobei die Verbundwerkstoffhalbzeuge mit Ausnahme lokaler Bereiche vollständig konsolidiert sind und an den teilkonsolidierten (gelierten) Bereichen (201, 211, 221, 241) derart in Kontakt gebracht werden, dass sich das Matrixmaterial der teilkonsolidierten Bereiche (201, 211, 221, 241) verbindet und die so zusammengefügten Bereiche danach vollständig konsolidiert werden. Darüber hinaus wird eine Vorrichtung, die zur Herstellung der Verbundwerkstoffhalbzeuge geeignet ist, offenbart.

Description

Verfahren zur Verbindung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen mit duroplastischer Matrix
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren, faserverstärkte Kunststoffbauteile miteinander zu verbinden, indem teilkonsolidierte (gelierte) lokale Bauteilbereiche miteinander oder mit anderen Bauteilbereichen kontaktiert und ausgehärtet werden. Darüber hinaus werden Vorrichtungen beschrieben, die geeignet sind, die faserverstärkten Kunststoffbauteile mit teilkonsolidierten (gelierten) Bauteilbereichen herzustellen und zu verarbeiten.
Als Konsolidierung wird im Folgenden der Prozess der Aushärtung respektive der Vernetzung des Reaktionsharzsystems, dass als Matrixmaterial im Faserverstärkung/Matrix- System der Faserverbundwerkstoffe eingesetzt wird, verstanden. Der Prozess der Aushärtung (Konsolidierung) ist insbesondere zeit- und temperaturabhängig und für jedes Reaktionsharzsystem spezifisch. Die Angaben zum Vernetzungsverlauf (Aushärtungs- oder Konsolidierungsverlauf) stellt der Hersteller des Harzsystems zur Verfügung. Mit fortschreitender Konsolidierung steigt der Umsatz an Reaktanten der ursprünglichen Monomere oder Präpolymere und damit der Vernetzungsgrad des Polymernetzwerkes an (vgl. Fig.1 ). Der unkonsolidierte Zustand ist durch einen Vernetzungsgrad nahe 0% (bevorzugt <2%), der vollständig konsolidierte Zustand mit einem Vernetzungsgrad nahe 100% (bevorzugt >98%) charakterisiert. Ein Reaktionsharzsystem durchläuft zum Erreichen des konsolidierten Zustandes einen teilkonsolidierten, den sogenannten gelierten, Zustand. Dieser Zustand ist dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsharz Festkörpereigenschaften zeigt und auch bei Erwärmung nicht mehr fließfähig wird.
Faser-Kunststoff-Verbundbauteile auf duroplastischer Basis werden im Stand der Technik bspw. mittels RTM-Technologie (Resin Transfer Moulding), Vari-Verfahren (Vacuum Assisted Resin Infusion) oder mittels VAP (Vacuum Assisted Process) bei trockenen Systemen oder aber mittels Pressen, Autoklaven etc. bei teilkonsolidierten Systemen (z. B. Prepregs) hergestellt.
Nach dem Stand der Technik werden duroplastische Bauteile meist durch Verkleben oder aber mechanischen Verbindungen wie Schrauben, Nieten, Klemmen oder formschlüssig (Klickverbindungen) verbunden.
Problematisch bei Klebeverbindungen ist unter anderem, dass der eingesetzte Klebstoff bei duroplastischen Bauteilen unter Umständen gegen andere Stoffe unbeständig ist, als die duroplastische Matrix. Die verbundenen Bauteile sind dann für manche gewünschte Einsatzzwecke ungeeignet. Andere Klebstoffe sind weniger langzeitbeständig oder resistent gegen UV. -Einstrahlung (Sonnenlicht) als die duroplastische Matrix, so dass die Lebensdauer des Bauteils durch die Klebeverbindungen herabgesetzt wird. Die mechanischen Kennwerte einer geklebten Verbindung sind zudem häufig ungünstiger als die des faserverstärkten Materials der Komponenten, u.a. bedingt durch die nur oberflächennahe Anhaftung der Klebeverbindung. Mechanische Verbindungen wie Schrauben oder Klemmen sind aufwendig zu montieren und durch ihre potentielle Lösbarkeit muss die Verbindung überwacht werden oder zumindest für Wartungsarbeiten zugänglich sein. Darüber hinaus können bei Beanspruchungen lokal sehr starke Kräfte wirken, die zu einem Materialversagen an den Übergangsstellen zu den mechanischen Verbindungen führen.
Andere Verfahren nach dem Stand der Technik, wie bspw.in der DE 10 201 1 108 219 A1 , schlagen vor, an ein vorkonsolidiertes Verbundbauteil in einem Spritzgießwerkzeug umzuformen und zu umspritzen. Anschließend soll das Verbundbauteil aushärten.
Ähnlich geht auch die WO 2010 31 710 A1 vor, bei der ein Textil in ein Formwerkzeug eingebracht und mit Harz getränkt wird. Anschließend wird das Textil mindestens teilweise ausgehärtet. Im weiteren Schritt wird eine der beiden Formhälften ausgetauscht, wobei das Textil in der anderen verbleibt. Danach erfolgt das Anspritzen weiteren Kunststoffmaterials.
Bei den genannten Verfahren nach dem Stand der Technik wird stets an ein faserverstärktes Bauteil weiterer Kunststoff angespritzt. Dieser weist keine eigene auf Endlosfasern beruhende Verstärkung auf. Kennzeichnend ist, dass so die Herstellung komplexer Formen, die bspw. Hohlräume einschließen, nicht ohne weiteres möglich ist.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Verbindung faserverstärkter Verbundwerkstoffhalbzeuge, insbesondere duroplastischer Verbundwerkstoffhalbzeuge vorzuschlagen, dass die genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet und die Verbindung zweier oder mehrerer faserverstärkter duroplastischer Halbzeuge zu einem komplex geformten Gesamtbauteil ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Verfahrensweisen sind in den rückbezogenen Unteransprüchen offenbart. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Bauteile. Diese Vorrichtung ist in Anspruch 8 offenbart. Bevorzugte Ausführungsformen dieser Vorrichtung sind in den rückbezogenen Unteransprüchen dargestellt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem faserverstärkte duroplastische Verbundwerkstoffhalbzeuge (Halbzeuge) hergestellt werden, die entweder mit Ausnahme lokaler Bereiche vollständig konsolidiert sind oder insgesamt in einem teilkonsolidierten, gelierten Zustand vorliegen. In den genannten lokalen Bereichen oder dem gesamten Bauteil wird der Konsolidierungsvorgang (Vernetzungsreaktion) bei einem bestimmten Vernetzungsgrad abgebrochen um den teilkonsolidierten, gelierten Zustand des Harzsystems herbeizuführen. Besonders bevorzugt erfolgt dies im glasartig gelierten oder gummielastisch gelierten morphologischen Zustand (nach Fig. 1 b) In einem weiteren Verfahrensschritt werden zwei oder mehr Verbundwerkstoffhalbzeuge an den lokalen teilkonsolidierten, gelierten Bereichen in Verbindung gebracht und die zusammengefügten Bereiche miteinander gefügt, weiter konsolidiert und danach ggf. die Bauteilbereiche oder das gesamte Bauteil vollständig konsolidiert. Als Matrixmaterial kommt bevorzugt ein thermisch konsolidierbares Matrixmaterial zum Einsatz. Das Matrixmaterial aller an der Verbindung beteiligter Verbundwerkstoffhalbzeuge ist dabei identisch oder zumindest kompatibel, so dass eine stoffschlüssige Verbindung des Matrixmaterials zwischen den beiden Halbzeugen in den vormals teilkonsolidierten lokalen Bereichen erfolgt. Bei dem Matrixmaterial handelt es sich vorzugsweise um Reaktionsharzsysteme wie etwa Polyester, Epoxid-, Polyurethan oder Phenolharze.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung duroplastischer Bauteile aus mehreren Verbundwerkstoffhalbzeugen (oder mehreren Bereichen eines Verbundwerkstoffhalbzeugs), jeweils aufweisend eine textile Faserverstärkung und ein Matrixmaterial, ist somit dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundwerkstoffhalbzeuge mit Ausnahme lokaler Bereiche vollständig konsolidiert sind bzw. vollständig teilkonsolidiert sind und zwei oder mehr Verbundwerkstoffhalbzeuge an den teilkonsolidierten, gelierten Bereichen derart in Kontakt, vorzugsweise flächigen Kontakt, gebracht werden, dass sich das Matrixmaterial der lokalen Bereiche verbindet und die so zusammengefügten Bereiche danach vollständig konsolidiert werden. Vorzugsweise bildet sich durch die weitere Konsolidierung der Verbindungsstellen ein gemeinsames Polymernetzwerk über die Fügestelle des beteiligten Verbundwerkstoffhalbzeugs oder der der beteiligten Verbundwerkstoffhalbzeuge hinweg aus.
Eine bevorzugte Verfahrensweise sieht vor, dass die für teilkonsolidierte gelierte lokale Bereiche vorgesehenen Abschnitte des textilen Verstärkungsmaterials später mit Matrixmaterial getränkt werden, als das sonstige Verstärkungsfasermaterial. Dieses Vorgehen kann die Kontrolle über den Vernetzungszustand in den teilkonsolidierten Bereichen verbessern.
Eine bevorzugte Verfahrensweise sieht vor, dass die für teilkonsolidierte, gelierte, lokale Bereiche vorgesehenen Abschnitte des textilen Verstärkungsmaterials durch einen andern Temperaturverlauf gehärtet werden, als das sonstige Verstärkungsfasermaterial. Dieses Vorgehen kann vorteilhaft die Kontrolle über den Vernetzungszustand in den teilkonsolidierten Bereichen verbessern
Eine weitere bevorzugte Verfahrensweise sieht vor, dass die für teilkonsolidierte, gelierte lokale Bereiche vorgesehenen Abschnitte des textilen Verstärkungsmaterials durch einen anderen Druckverlauf gehärtet werden, als das sonstige Verstärkungsfasermaterial. Dieses Vorgehen kann ebenfalls die Kontrolle über den Vernetzungszustand in den teilkonsolidierten Bereichen verbessern.
Noch eine weitere bevorzugte Verfahrensweise sieht vor, dass die für teilkonsolidierte, gelierte lokale Bereiche vorgesehenen Abschnitte des textilen Verstärkungsmaterials durch eine, gegenüber dem sonstigen Verstärkungsmaterial, variierte Fasermenge (Faservolumengehalt) bzw. Faserorientierung oder Art der Fasern ausgestaltet werden. Dieses Vorgehen kann die Kontrolle über den Vernetzungszustand in den teilkonsolidierten lokalen Bereichen verbessern
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht den teilweisen oder vollständigen Einschluss von Inserts in die Verbundwerkstoffhalbzeuge bzw. in das fertige Bauteil vor. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Inserts in das Bauteil eingebracht, indem die Inserts auf ein Verbundwerkstoffhalbzeug aufgelegt und von einem weiteren bedeckt werden, wobei die Inserts vollständig oder teilweise von teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereichen umgeben sind, die anschließend miteinander verbunden werden, so dass die Inserts vollständig oder zumindest teilweise eingeschlossen sind. Auf diese Weise können zwischen den Verbundwerkstoffhalbzeugen taschenartige bevorzugt geschlossene oder einseitig offene Hohlräume, vorzugsweise für Inserts, geschaffen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Inserts auf ein Verbundwerkstoffhalbzeug aufgelegt, wobei die Inserts mit teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereichen in Kontakt kommen. Beim nachfolgenden Konsolidieren erfolgt ein Verkleben von Inserts und Verbundwerkstoffhalbzeugen.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind die teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereichen flächenmäßig größer, vorzugsweise deutlich größer, als die konsolidierten Bereiche der Verbundwerkstoffhalbzeuge. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dieses Verhältnis umgekehrt. Die Flächenanteile der teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereiche können je nach Bedarf ausgelegt werden. Die teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereiche können in nahezu beliebiger Form hergestellt werden. Bevorzugt sind runde, ovale, polygonale oder streifenförmige Ausführungen. Besonders bevorzugt sind die lokalen Bereiche in der Nähe der Ränder zweier (oder mehrerer) Verbundstoffhalbzeuge, die miteinander verbunden werden sollen, als Punktreihe (Punktreihe meint eine Reihe voneinander getrennter Bereiche) oder streifenförmig ausgeführt.
Erfahrungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn gekrümmte oder sonstig umgeformte Abschnitte bereits bis zur Gelierung konsolidiert sind, da sie so vorteilhaft auch während einer zwischengeschalteten Lagerung vor der endgültigen Verarbeitung ihre Form beibehalten. Da die Verbundwerkstoffhalbzeuge bevorzugt mit thermisch aushärtendem Matrixmaterial ausgebildet sind, erfolgt eine Lagerung bevorzugt im Glasbereich des jeweils vorliegenden Aushärtezustandes des Harzsystems. Die notwendigen Temperaturen sind vom gewählten Matrixmaterial abhängig und aus dem Stand der Technik bzw. aus den Herstellerangaben bekannt oder sind durch einfache Messungen mittels DSC, DMA und Rheometer nach dem Stand der Technik zu ermitteln. Die Temperatur ist auch beizubehalten, wenn zwischen der Herstellung der Halbzeuge und ihrer Verarbeitung weitere Bearbeitungsschritte (Bedrucken, Beschneiden etc.) oder ein Umschlag (Transport, Lagerung) stattfinden. Einige Harzsysteme aus dem Stand der Technik zeigen auch bei Raumtemperatur einen Glaszustand und / oder können über eine begrenzte Zeit auch bei Raumtemperatur gelagert werden ohne weiter zu konsolidieren.
Eine bevorzugte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nach dem in Verbindungbringen der teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereiche zweier oder mehrerer Halbzeuge diese Bereiche miteinander vernäht werden. Dieses Vorgehen verstärkt vorteilhaft die Verbindung der Halbzeuge. Unter dem Begriff „Nähen" sind hier sämtliche Methoden zum Verbinden von Textilien im Sinne der DIN 61400 zu verstehen. Es handelt sich um einen Vorgang, bei dem ein oder mehrere Fäden durch das Nähgut (die teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereiche zweier oder mehrerer Halbzeuge, genauer die Faserverstärkung in diesen Bereichen) geführt werden, wobei die Fäden miteinander oder mit Nähgut verschlungen werden. Die zum Vernähen eingesetzten Fäden können mit dem Verstärkungsfasermaterial identisch sein oder sich von diesem unterscheiden.
Eine bevorzugte Weiterentwicklung sieht ebenfalls vor, die textile Verstärkung teilkonsolidierter, gelierter lokaler Bereiche miteinander zu klemmen, klammern oder durch verwandte Prozesse zu verbinden. Vorzugsweise aber nicht zwingend besteht das Klemmbzw. Fügelement aus dem gleichen Material wie die textile Verstärkung der zu fügenden Bauteile, oder zumindest aus einem kompatiblen Werkstoff.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft auf den Einsatz weiterer Hilfsstoffe (bspw. Kleber) verzichtet werden. Darüber hinaus entfallen auch mechanische Verbindungselemente. Das aus den Verbundwerkstoffhalbzeugen hergestellt Bauteil weist eine einheitliche Matrixwerkstoffstruktur auf. Die Verbundwerkstoffhalbzeuge sind stoffschlüssig verbunden. Die mechanischen Eigenschaften sind gegenüber Bauweisen nach dem Stand der Technik deutlich verbessert
Die Vorrichtung zum Herstellen der Verbundwerkstoffhalbzeuge mit unkonsolidierten oder teilkonsolidierten lokalen Bereichen entspricht den RTM-Vorrichtungen aus dem Stand der Technik. Diese weisen zwei oder mehr Werkzeugformteile auf, zwischen denen das Verstärkungsfasertextil eingelegt, in die gewünschte Form gepresst und mit dem Matrixmaterial getränkt wird. Ebenfalls möglich ist das Einlegen eines bereits vorgetränkten Verstärkungsfasertextils. Anschließend wird das Matrixmaterial ausgehärtet, indem die Form beheizt wird. Dazu weist die Form integrierte Heizelemente auf, die bspw. auf elektrischer Widerstandsheizung oder elektrischer Induktion basieren oder mittels Durchleitung eines Wärmeträgermediums funktionieren. Bevorzugt sind hier Lösungen aus dem Stand der Technik. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann neben diesen integrierten Heizelementen auch integrierte Kühlelemente aufweisen. Diese Kühlelemente sind in der Werkzeugform so angeordnet, dass sie jene Stellen des matrixmaterialgetränkten Textils kühlen, an denen die unkonsolidierten oder teilkonsolidierten Bereiche der Verbundwerkstoffhalbzeuge erhalten bleiben sollen. Da das Matrixmaterial thermisch aushärtet, bleiben diese Bereiche aufgrund der Kühlung unkonsolidiert oder teilkonsolidiert. Die Kühlung kann von Beginn der Tränkung des Textils mit Matrixmaterial oder später eingesetzt werden, so dass nach Bedarf vollständig unkonsolidierte oder teilkonsolidierte lokale Bereiche erzeugt werden können. Darüber hinaus lässt sich der Konsolidierungsgrad über die Regelung der Temperatur steuern. Als Kühlelemente kommen ebenfalls Anordnungen aus dem Stand der Technik zum Einsatz. Auf elektrischer Basis können bspw. Peltier-Elemente in die Werkzeugformteile integriert sein. Auch der Einsatz von Kühlflüssigkeiten in entsprechenden Kanälen in den Werkzeugformteilen ist möglich. Die Kühlung kann aber auch durch eine gezielte geometrische Gestaltung des Werkzeugs d.h. Ausnutzung der Wärmekapazität, ohne zusätzliche Kühlvorrichtung erfolgen. Ebenso kann der Einsatz von gekühlten, aufsetzbaren Zusatzelementen, bspw. gekühlten Leisten, erfolgen, die von außen auf das Werkzeug aufgesetzt bzw. aufgelegt werden. Bevorzugt erfolgt dieses Aufsetzen nach einer in Abhängigkeit vom Harzsystem vorgegebenen Zeit.
Mittels der Heizelemente wird eine geeignete Prozesstemperatur, vorzugsweise zwischen 60°C und 300°C, besonders bevorzugt zwischen 80°C und 250°C, gewählt (in Abhängigkeit von dem Harzsystem, den angestrebten Taktzeiten sowie dem Vorhandensein von Inserts), um die Verbundwerkstoffhalbzeuge mit einer bevorzugten Wandstärke von 0,1 bis 20 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 2 mm, zu konsolidieren. Es herrscht bevorzugt ein Werkzeuginnendruck von 1 bis 50 bar, besonders bevorzugt, von 1 bis 25 bar. Der lokale Konsolidierungsprozess wird verlangsamt: durch die Kühlelemente wird die Temperatur lokal abgesenkt (gemäß Vernetzungsdiagramm), und/oder bei RTM-Werkzeugen durch geeigneten Anguss, so dass die angestrebten Bauteilbereiche erst spät infiltriert werden.
Nach dem Entformen des Bauteils wird es vorzugsweise bei Raumtemperatur oder kühl oder gefroren gelagert (je nach Harzsystem und Vernetzungsreaktion), um den Konsolidierungsprozess zu stoppen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Vorrichtung durch eine gezielte Zu- und Ablaufanordnung und/oder durch eine gezielte Positionierung der Vakuumversorgung die Bereiche, die nicht oder nur teilweise konsolidiert werden, später mit Harz versorgen, indem Fließwege des Matrixwerkstoffes während der Infiltration gesteuert werden.
Die teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereiche der Verbundwerkstoffhalbzeuge werden miteinander verbunden, indem diese Bereiche zweier (oder mehrerer) Halbzeuge aufeinander gelegt und dann konsolidert werden. Das Konsolidieren kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Die Verbindung wird vorzugsweise hergestellt, indem die Halbzeuge vorgespannt in einen Heizofen eingebracht werden. Dort verbindet sich das noch aktive Matrixmaterial der aufeinanderliegenden teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereiche und bildet beim Aushärten eine Verbindung aus.
Eine andere bevorzugte Vorgehensweise sieht den Einsatz einer beheizbaren Fügezange mit und ohne Nähkopf vor. Diese presst die aufeinanderliegenden teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereiche zweier (oder mehrerer) Halbzeuge aufeinander und erhitzt diese, so dass die Konsolidierung zu Ende geführt wird.
Ebenfalls möglich ist der Einsatz von Infrarotheizung oder anderen kontaktlosen Heizverfahren an den aufeinanderliegenden teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereichen. Der optionale Nähkopf ermöglicht ein Vernähen der Faserverstärkung der Verbundwerkstoffhalbzeuge in den teilkonsolidierten Bereichen.
Bei allen genannten Verfahren zur Verbindung zweier oder mehrerer Bauteile werden lokal teilkonsolidierte, gelierte Bauteilbereiche miteinander vernetzt (geheftet), jedoch nicht zwingend vollständig konsolidiert. Eine möglicherweise notwendige vollständige Konsolidierung kann im Anschluss mittels weiterer Prozesse nach dem Stand der Technik erfolgen, z.B. Temperofen. Im Einzelnen ist folgende Vorgehensweise bevorzugt:
Gemäß Figur 1A und 1 B befinden sich gelierte Bauteilbereiche bei einem Vernetzungsgrad jenseits des Gelpunktes in Richtung der vollständigen Vernetzung, in einem Zustand mit abgebrochener Vernetzungsreaktion (Vernetzung kleiner 99%). Andere Bauteilbereiche sind bereits weitgehend Vernetzt und liegen in einem Bereich nahe 100% Vernetzung. Um Bauteile zu fügen ist es notwendig, die Vernetzungsreaktion so zu reaktivieren, dass diese bauteilübergreifend eine physikalische bzw. chemische Verbindung entstehen lässt. Zusätzlich können die teilkonsolidierten, gelierten Bauteilbereiche vor- und während der Vernetzungsreaktion vernäht werden, um neben der Verbindung des Matrix-Systems auch eine faserübergreifende Verbindung zu erzielen.
Erfindungsgemäß wird die Vernetzungsreaktion durch mindestens ein beheizbares Werkzeug aktiviert, das ein oder mehrere teilkonsolidierte, gelierte Bauteilbereiche umfasst. Das Werkzeug besteht dabei aus zwei oder mehreren Elementen, die beheizbar und/oder eine Kühlfunktion enthalten. Diese Elemente werden so über einen oder mehrere teilkonsolidierte Bereiche gebracht, dass diese durch die Energie der Werkzeugelemente reaktiviert werden und vernetzen. Dazu können die Elemente neben einem Temperatureintrag die teilkonsolidierten Bereiche zusätzlich auch mit Druck verpressen. Je nach Faser-Matrix-System und Größe der teilkonsolidierten, gelierten Bereiche können diese Fügevorgänge als Heftvorgänge (kurzes Aktivieren der Reaktion, Vernetzung verläuft selbstständig außerhalb des Werkzeuges) bis hin zu vollständig konsolidierenden Vernetzungsvorgängen im Werkzeug umgesetzt werden. Konzeptionell orientiert sich der Werkzeugaufbau am Stand der Technik für Fügezangen.
Um neben dem Matrix-Verbund auch eine bauteilübergreifende Verbindung in der textilen Verstärkung zu erreichen, kann der oben beschriebene Prozess mit weiteren Prozessschritten versehen werden. Erfindungsgemäß wird der Konsolidierungsvorgang mit einem Nähprozess kombiniert. Hierzu können die teilkonsolidierten Bauteile direkt, vorzugsweise jedoch nach einer kurzen Erwärmung vernäht werden. Das Muster der Naht ist dabei von der gewählten Art und Form des textilen Verstärkungsgewebes abhängig. Das Material der Verbindungsnaht ist zum Material des textilen Verstärkungsmaterials der zu verbindenden Bauteile identisch bzw. zum Werkstoff und dem Matrixsystem kompatibel. Im Anschluss an diesen Schritt wird der Konsolidierungsvorgang bei entsprechenden Prozessparametern weiter geführt.
Das oben beschriebene Werkzeug wird aus diesem Grund um einen Nähkopf nach dem Stand der Technik erweitert. Fig. 1A zeigt schematisch ein Diagramm zur Abhängigkeit der isothermen Aushärtung eines typischen Reaktionsharzsystems nach dem Stand der Technik (z.B. Epoxydharzsystem) von der Härtungszeit (nach Flemming, Faserverbundbauweisen, ISBN-3-540-58645-8, S.210). Es wird der Verlauf der Aushärtung (diese entspricht dem Vernetzungsgrad des Reaktionsharzsystems) über der Zeit bei konstanter Härtungstemperatur skizziert. Nach einer Härtungszeit von ca. 15h stellt sich der größtmögliche statische Vernetzungsgrad ein, welcher auch durch die Glasübergangstemperatur Tg stat. = 129°C beschrieben wird. Dargestellt ist insbesondere der Gelpunkt, also die Gelierung bei der das Harzsystem von einem flüssigen in einen unschmelzbaren Festkörperzustand übergeht.
Fig. 1 B zeigt schematisch ein Diagramm zur Abhängigkeit des morphologischen Zustandes eines typischen Reaktionsharzsystems nach dem Stand der Technik (z.B. Epoxydharzsystem, äquivalent zu Fig. 1 B) vom Vernetzungsgrad und der Temperatur. Im Diagramm sind jeweils die morphologischen Zustände bezeichnet, welche für den jeweiligen Bereich zwischen den Abgrenzungslinien gelten. Neben der Abgrenzungslinie zur Verdampfung bzw. dem thermischen Abbau ist auch die Gelierung bei einem Vernetzungsgrad von ca. 48% eingezeichnet. Weiterhin ist als Abgrenzungslinie die Glasübergangstemperatur (Tg) des Harzsystems zum jeweiligen Vernetzungszustand eingezeichnet. Das Tg bei vollständiger Vernetzung beträgt 129 °C und ist ebenfalls als Tg, stat (Tg stationär) eingezeichnet. Tg, stat wird in der Literatur auch als Tg<x> (Tg unendlich) bezeichnet
Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die beiden Werkzeughälften (1 1 und 12) schließen das mit Matrixmaterial getränkte Faserverstärkungsmaterial (2) ein und formen es um. Die Heizelemente (13) erhitzen das Unterwerkzeug (12) und das Oberwerkzeug (1 1 ) vollflächig, wobei lediglich lokal, durch die Kühlelemente (14) lokale Bereiche definieren, an denen die Erhitzung reduziert und das Matrixmaterial teilkonsolidiert (geliert) gehalten wird. Dargestellt ist die Verbindung zweier Verbundwerkstoffhalbzeuge (21 , 22) nach Fig. 3b und Fig. 4b.
Fig. 3a zeigt schematisch den Einsatz einer Fügezange um ein vollständig konsolidiertes Halbzeug mit einem Halbzeug zu verbinden, das einen teilkonsolidierten lokalen Bereich aufweist und Fig. 3b zeigen den Einsatz einer Fügezange zur Verbindung aufeinandergelegter teilkonsolidierter, gelierter lokaler Bereiche.
Fig. 4a und Fig. 4b zeigen schematisch ein gekrümmtes Hohlprofil im Schnitt (Fig. 4a) und als räumliche Darstellung (Fig. 4b), bei denen die beiden aufeinanderliegenden Ränder der Halbzeuge (21 , 22) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbunden wurden. Fig. 5a und Fig. 5b zeigen schematisch das Aufbringen eines Verbindungselementes (21 ) auf einem flächigen Element (22).
Fig. 6a bis Fig. 6c zeigen schematisch die Umsetzung verschiedener Laschenverbindungen mittels teilkonsolidierter, gelierter Fügebereiche am flächigen Element (24) und/oder den Laschen (21 , 22) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. In Fig. 6a weist das flächigen Element (24) einen teilkonsolidierten Bereich (241 ) auf, der mit der darüber (21 ) bzw. darunter liegenden (22) Lasche an den Verbindungstellen (23) beim Aushärten eine Verbindung eingeht. In der Fig. 6b weisen die Laschen teilkonsolidierte, gelierte Bereiche (21 1 , 221 ) auf, die an den Stellen (23) Verbindungen mit dem flächigen Element /(24) eingehen. Letztendlich weist in Fig. 6c jeder der Fügepartner (21 , 22, 24) teilkonsolidierte, gelierte Bereiche (21 1 , 221 , 241 ) auf, die beim Konsolidieren an den Verbindungstellen (23) aneinander fixiert werden.
Fig. 7 zeigt schematisch die Integration eines Inserts (4) und dessen Anbindung an ein Bauteil (22) mit teilkonsolidierten, gelierten Fügebereichen (221 ) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Das Insert (4) wird durch ein weiteres Bauteil (21 ) und das darunter liegende Bauteil (22) eingeschlossen. Verbindungsstellen (23) bilden sich sowohl zwischen den beiden Bauteilen (21 und 22) als auch zwischen dem Bauteil (22) und dem Insert (4).
Das folgende Ausführungsbeispiel erläutert die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in dem erfindungsgemäßen Werkzeug. Die Erfindung soll dabei nicht auf die hier genannten Schritte und Parameter begrenzt werden.
Schritt 1: Herstellung eines Verbundwerkstoffhalbzeugs mit teilkonsolidierten Bereichen
Die nachfolgende Beschreibung dient zur Herstellung eines plattenförmigen Bauteils aus 2mm glasfaserverstärktem Epoxidharz mit teilkonsolidierten, gelierten lokalen Bereichen. Das verwendete Epoxydharzsystem geliert dabei bei einem Vernetzungsgrad von 48% (vgl. Fig. 1A und 1 B) und besitzt eine vernetzungsgradabhängige Glasübergangstemperatur entsprechend Fig. 1 B.
Zunächst werden 3 trockene Lagen aus Glasfaser-Gewebe mit 220 g Flächengewicht in ein RTM-Infiltrationswerkzeug eingelegt, danach das Werkzeug luftdicht verschlossen und auf die Infiltrationstemperatur von 100°C erwärmt und mit Vakuum beaufschlagt. Entsprechend wird das Gemisch aus Harz und Härter auf 100°C beheizt und die Infiltration begonnen. Es wird mit einem Nachdruck von 5 bar gearbeitet. Nach ca. 10 min ist das Bauteil vollständig infiltriert. Der Konsolidierungsvorgang unter Beibehaltung des Nachdruckes wird entsprechend der weiter unten erläuterten Ausführungsvarianten durchgeführt, anschließend die Werkzeugtemperatur gesenkt, das Werkzeug geöffnet und das Bauteil entformt. Nach dem Entformen des Bauteils muss das Bauteil kühl gelagert werden (je nach Ausführungsvariante), so dass der Konsolidierungsprozess extrem verlangsamt respektive nahezu gestoppt wird.
Zur Erzeugung teilkonsoliderter, gelierter Bauteilbereiche, welche später als Verbindungsstellen vorgesehen sind, wird die Temperatur in diesen Bauteilbereichen während der Konsolidierung abgesenkt um die Vernetzungsreaktion an diesen Stellen zu verlangsamen oder nahezu zu stoppen. Dies geschieht über Kühlelemente (14), welche im RTM-Werkzeug eingebracht sind. In Fig. 2 ist schematisch ein Ausschnitt eines RTM- Werkzeuges mit den Kühlelementen (14) (in diesem Fall sind die Kühlelemente flüssigkeitsgekühlte Kanäle) gezeigt.
Ausführungsvariante 1A:
Das Bauteil wird nach der Infiltration zur Konsolidierung 15 h bei 100°C im Werkzeug belassen. Dabei wird eine nahezu vollständige Vernetzung des Harzsystems mit einem Vernetzungsgrad von nahezu 100% entsprechend Fig.lA und Fig. 1 B erreicht.
Das Harzsystem wird an den Verbindungsstellen jedoch nur bis zu einem ungelierten Zustand von 40 % Vernetzungsgrad vernetzt, indem die Kühlung nach ca. 3,5 h Konsolidierungszeit bereits aktiviert und damit die Vernetzung unterbrochen wird. Mittels der Kühlelemente wird die Verbindungsstelle dabei auf ca. 10 °C abgekühlt.
Nach den 15 h Konsolidierungszeit liegt die Verbindungsstelle dann im Bauteil in einem Prepregzustand vor, so dass bei einer späteren Fügung die Verbindungsstelle durch Erwärmen wieder aufgeschmolzen werden kann. Hierdurch stehen noch ca. 60% der ursprünglichen Monomere der duromeren Vernetzungsreaktion für die spätere Fügung als „Klebstoff" zur Verfügung.
Ausführungsvariante 1 B:
Das Bauteil wird nach der Infiltration zur Konsolidierung 15 h bei 100°C im Werkzeug belassen. Dabei wird eine nahezu vollständige Vernetzung des Harzsystems mit einem Vernetzungsgrad von nahezu 100% Fig.1 und Fig. 2 erreicht.
Das Harzsystem wird an den Verbindungsstellen bis zu einem gelierten Zustand von 60 % Vernetzungsgrad vernetzt, indem die Kühlung erst nach ca. 4,5 h Konsolidierungszeit aktiviert und damit erst später die Vernetzung unterbrochen wird. Mittels der Kühlelemente wird die Verbindungsstelle dabei auf ca. 10 °C abgekühlt.
Nach den 15 h Konsolidierungszeit liegt die Verbindungsstelle dann im Bauteil nun bei Raumtemperatur in einem unschmelzbaren gelierten Festkörperzustand vor, so dass bei einer späteren Fügung die Verbindungsstelle durch Erwärmen nicht wieder aufgeschmolzen werden kann. Hierdurch stehen zwar nur noch ca. 40% der ursprünglichen Monomere der duromeren Vernetzungsreaktion für die spätere Fügung zur Verfügung, jedoch wird durch die Unschmelzbarkeit eine etwaige Verschmutzung der Fügewerkzeuge vermieden. Bei der Fügung bilden die unvernetzten Monomere trotzdem eine Verklebung über die Bauteilgrenzen hinaus, indem sie die Oberfläche des Fügepartners benetzen und mit diesem verkleben.
Ausführungsvariante 1 C:
Das Bauteil wird nach der Infiltration zur Teilkonsolidierung 5 h bei 100°C im Werkzeug belassen. Dabei wird nun das Harzsystem des gesamten Bauteils nur in einen teilkonsolidierten Vernetzungsgrad von 70% überführt.
Hierdurch stehen zwar nur noch ca. 30 % der Monomere für die spätere Fügung zur Verfügung - jedoch kann die Fügung an beliebiger Stelle des Bauteils erfolgen und das Bauteil hat aufgrund des gelierten und weit vernetzten Harzzustandes eine ausgezeichnete Eigenstabilität (z.B. für Handlingsvorgänge) Schritt 2: Fügen teilkonsolidierter Bereiche von Verbundwerkstoffhalbzeugen
Für die Fügung wird nun das Bauteil mit einem Fügepartner zusammengeführt, so dass sich die Verbindungsstelle des Bauteils an der gewünschten Position am Fügepartner befindet. Danach wird mit einer Fügezange die jeweilige Verbindungsstelle verpresst.
Die Verbindungsstelle lässt sich durch Erwärmung auf die spezifische Prozesstemperatur aktivieren, verkleben und weiterführend konsolidieren. Die Erwärmung erfolgt vorzugsweise durch Ultraschallwellen, welche durch die Fügezange an die Verbindungsstelle geleitet werden, oder durch beheizbare Schweißköpfe nach dem Stand der Technik.
Zur Fügung wird der Bauteilbereich an der jeweiligen Verbindungsstelle vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen der jeweils vernetzungsgradabhängigen Glasübergangstemperatur und Tg,stat. erwärmt. Dies entspricht bei Ausführungsvariante 1A mit 40% Vernetzungsgrad einem Temperaturbereich zwischen ca. 20°C und 129°C (untere und obere Temperaturgrenze) bei Ausführungsvariante 1 B mit 60% Vernetzungsgrad einem Temperaturbereich zwischen ca. 40°C und 129°C sowie bei Ausführungsvariante 1 C mit 70% Vernetzungsgrad einem Temperaturbereich zwischen ca. 50°C und 129°C. Um eine sichere Aktivierung für die Fügung zu gewährleisten, ist bei der niedrigsten Temperatur (also 20°C oder 40°C oder 50°C) vorzugsweise ein Aufschlag von min. 20°C vorzusehen. In Abhängigkeit der Erwärmungstemperatur steigt die Vernetzungsgeschwindigkeit in der Verbindungsstelle an. Um die Vernetzungsreaktion beim Fügen zu beschleunigen, kann die obere Temperaturgrenze auch weiter gesteigert werden. Die Fügetemperatur sollte aber immer unter der Grenztemperatur für den thermischen Abbau / der Verdampfungstemperatur des Harzsystemes liegen (vgl. Fig. 2).
Auch die Haltezeit bestimmt den Vernetzungsgrad der Verbindungsstelle nach der Fügung. Der Vernetzungsgrad des Harzsystems in der Verbindungsstelle kann daher über die Haltezeit und die Temperatur bei der Fügung gesteuert werden. Im Ausführungsbeispiel wir die Fügung bei 140°C bei einer Haltezeit von 1 h durchgeführt, wobei der Vernetzungsgrad in der Verbindungsstelle um min. 10% ansteigt (vgl. Fig.1 ).
Bevorzugt wird die Verbindungsstelle nach der Fügung unter Beibehaltung des Pressdruckes, auf eine Temperatur unterhalb der jeweils vorliegenden Glasübergangstemperatur gebracht. In diesem verglasten Zustand ist das Harzsystem eigenstabil, so dass die Fügungen auch bei Wegnahme des Pressdruckes fest verbunden bleiben (vgl. Fig.2).
Wenn eine weitere Vernetzung der Verbindungsstellen und/oder des restlichen Bauteils nach der Fügung gewünscht ist, kann dies durch Erwärmen und Halten der gefügten Bauteile bei einer Temperatur unterhalb der jeweiligen Glasübergangstemperatur erfolgen. Bei Überschreiten der Glasübergangstemperaturen bei der Nachvernetzung können zwar die Verbindungsstellen nicht zerstört werden, aber es besteht die Gefahr einer Rückverformung der verpressten Bereiche, welche zu einer negativen Beeinflussung der Tragfähigkeit führen könnte.
Vorteilhafter Weise kommt als Fügepartner ebenfalls ein Bauteil mit Verbindungsstellen entsprechend der Erfindung zum Einsatz, so dass bei der Fügung noch mehr„Klebematerial" in Form der unvernetzten Monomeranteile der Verbindungsstelle zur Verfügung stehen.
Zwischen der Herstellung des Halbzeuges und der Fügung und/oder der Nachvernetzung können weitere Fertigungsschritte erfolgen.
Bezugszeichenliste
1 1 obere Werkzeug hälfte
12 untere Werkzeughälfte
13 Heizelement
14 Kühlelement
2 Verbundwerkstoffhalbzeug
201 teilkonsolidierter lokaler Bereich des Verbundwerkstoffhalbzeugs
21 erstes Verbundwerkstoffhalbzeug zum Fügen
21 1 teilkonsolidierter lokaler Bereich des ersten Verbundwerkstoffhalbzeugs
22 zweites Verbundwerkstoffhalbzeug zum Fügen
221 teilkonsolidierter lokaler Bereich des zweiten Verbundwerkstoffhalbzeugs
23 Verbindungsstelle
24 drittes Verbundwerkstoffhalbzeug zum Fügen
241 teilkonsolidierter lokaler Bereich des dritten Verbundwerkstoffhalbzeugs
3 Fügezange
4 Insert

Claims

Patentansprüche
1 . Bauteil aus Faserverbundwerkstoff mit duroplastisch vernetzendem Matrixsystem dadurch gekennzeichnet, dass lokale Bereiche des Bauteils, (Verbindungsstellen genannt, da für eine spätere Fügung mit anderen Bauteilen vorgesehen) einen gelierten morphologischen Zustand des Harzsystems aufweisen.
2. Bauteil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der teilkonsolidierte Bereich einem Vernetzungsgrad alpha im Bereich zwischen 1 % und 99%, besonders bevorzugt zwischen 2% und 90% aufweist.
3. Bauteil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der teilkonsolidierte Bereich bei Raumtemperatur in einem gelierten und verglasten (glasartigen) morphologischen Zustand vorliegt
4. Bauteil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche des Bauteils, welche nicht für eine spätere Fügung mit anderen Bauteilen vorgesehen sind nahezu vollständig konsolidiert sind.
5. Bauteil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche des Bauteils, welche nicht für eine spätere Fügung mit anderen Bauteilen vorgesehen sind den gleichen Vernetzungsgrad wie lokale Bereiche des Bauteils, welche für eine spätere Fügung mit anderen Bauteilen vorgesehen sind, aufweisen.
6. Vorrichtung zur Herstellung von Verbundwerkstoffhalbzeugen aus einer textilen Faserverstärkung und einem duroplastischen, thermisch konsolidierbaren Matrixmaterial, wobei die Vorrichtung mindestens zwei Werkzeugformen aufweist, zwischen die die textile Faserverstärkung eingelegt wird, wobei die textile Faserverstärkung bereits mit Matrixmaterial getränkt wird oder die Vorrichtung Kanäle zur Zuführung des flüssigen Matrixmaterials aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin sowohl Heizelemente zur Beheizung der Werkzeugformen als auch Kühlelemente zur Verhinderung oder Verzögerung der Konsolidierung des Matrixmaterials in den Abschnitten der textilen Faserverstärkung aufweist, an denen in einem gelierte Bereiche der Verbundwerkstoffhalbzeuge vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente als Kanäle zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit oder als elektrische Peltierelemente ausgebildet sind
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühl- oder Heizelemente von außen an der Vorrichtung aufgesetzt oder angebracht werden um eine lokale Temperierung des Matrixmaterials zu erreichen, die eine Konsolidierung in lokalen Bereichen wenigstens teilweise verhindert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Bereiche aufweist, an denen die Wärmekapazität von der der Werkzeugformen derart abweicht, dass gekühlte Bereiche entstehen.
10. Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffhalbzeugen dadurch gekennzeichnet, dass Halbzeuge aus Faserverstärkungsmaterial und Matrixmaterial hergestellt werden, indem der Konsolidierungsprozess des gesamten Halbzeuges oder von lokalen Bereichen die für eine spätere Fügung vorgesehen sind, in einem gelierten morphologischen Zustand aufgehalten werden.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in lokalen Bereichen der Verbundwerkstoffhalbzeuge verändert wird um gelierte Bereiche zu erhalten.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundwerkstoffhalbzeuge vor einer weiteren Verarbeitung beschnitten, bedruckt, zwischengelagert, transportiert oder auf sonstige Weise bearbeitet oder umgeschlagen werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundwerkstoffhalbzeuge bei den genannten Vorgängen auf eine Temperatur gebracht werden, die eine weitere Konsolidierung der gelierten Bereiche verhindert oder wenigstens verlangsamt.
14. Verfahren zur Herstellung duroplastischer Bauteile aus zwei oder mehreren Verbundwerkstoffhalbzeugen, jeweils aufweisend eine textile Faserverstärkung und ein Matrixmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehr Verbundwerkstoffhalbzeuge an den gelierten Bereichen mindestens eines Verbundwerkstoffhalbzeuges derart in Kontakt gebracht werden, dass sich das Matrixmaterial der gelierten Bereiche verbindet und die so zusammengefügten Bereiche danach vollständig konsolidiert werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundwerkstoffhalbzeuge außerhalb der Bereiche, die in einen flächigen Kontakt gebracht werden vollständig konsolidiert sind.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die gelierten Bereiche der Verbundwerkstoffhalbzeuge in einen flächigen Kontakt gebracht werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die in Kontakt gebrachten gelierten Bereiche mehrerer Verbundwerkstoffhalbzeuge vor dem Konsolidieren miteinander vernäht, geklammert oder durch ähnliche Verfahren geheftet werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die in Kontakt gebrachten gelierten Bereiche mehrerer Verbundwerkstoffhalbzeuge Inserts zwischen diesen Verbundwerkstoffhalbzeugen vollständig oder teilweise umgeben.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6757174B2 (ja) * 2016-04-26 2020-09-16 三菱重工業株式会社 複合材料の接合方法
GB201610873D0 (en) * 2016-06-22 2016-08-03 Hexcel Composites Ltd Ultrasonic welding of fibre reinforced thermosetting resin sections
US20210122125A1 (en) * 2017-06-01 2021-04-29 3M Innovative Properties Company Polymer composites and methods of making
FR3068285B1 (fr) * 2017-06-30 2021-12-03 Airbus Group Sas Procede de fabrication de structures en materiaux composites thermodurcissables par assemblage de pieces elementaires composites moulees par injection infusion de resine liquide
JP6804409B2 (ja) * 2017-08-04 2020-12-23 Ｔｏｗａ株式会社 樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法
DE102020105023A1 (de) 2020-02-26 2021-08-26 Airbus Operations Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Bauteils

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1293639A (en) * 1970-03-18 1972-10-18 Secr Defence Composite material articles
DE68918324T2 (de) * 1988-04-28 1995-01-19 Budd Co Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden eines faserverstärkten ausgehärteten Gegenstandes mit einem Verstärkungselement.
DE29707376U1 (de) * 1997-04-24 1997-07-17 Battenfeld Gmbh Spritzgießwerkzeug für die Herstellung von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff
US20100124659A1 (en) * 2008-11-19 2010-05-20 The Boeing Company Staged cocuring of composite structures
US20100147460A1 (en) * 2006-12-13 2010-06-17 European Aeronautic Defence And Space Company Eads France Process for manufacturing a complex piece made of composite material with long fibers and thermosetting matrix
DE102011120636A1 (de) * 2011-12-09 2013-06-13 Airbus Operations Gmbh Faserverbundbauteilanordnung mit mindestens zwei plattenförmigen Faserverbundbauteilen sowie Verfahren zur Herstellung derselben

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3246803A1 (de) * 1982-12-17 1984-06-20 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Verfahren zum herstellen von bauteilen aus lagen von faserverstaerktem kunststoff
DE3445462A1 (de) * 1984-03-27 1985-10-10 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Verfahren zum herstellen von faserverbund-laminaten
DE3705106A1 (de) * 1987-02-18 1988-09-01 Huels Troisdorf Verfahren zur herstellung von prepregs
DE102008047564A1 (de) 2008-09-16 2010-03-25 Kraussmaffei Technologies Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffprodukten mit integrierter Verstärkungsstruktur
DE102011006163A1 (de) * 2011-03-25 2012-09-27 Evonik Degussa Gmbh Lagerstabile Polyurethan-Prepregs und daraus hergestellte Formkörper aus Polyurethanzusammensetzung mit flüssigen Harzkomponenten
DE102011108219A1 (de) 2011-07-21 2013-01-24 Daimler Ag Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils
DE102012006034A1 (de) * 2012-03-27 2013-10-02 Mbb Fertigungstechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines im Wesentlichen schalenförmigen, faserverstärkten Kunststoffteils

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1293639A (en) * 1970-03-18 1972-10-18 Secr Defence Composite material articles
DE68918324T2 (de) * 1988-04-28 1995-01-19 Budd Co Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden eines faserverstärkten ausgehärteten Gegenstandes mit einem Verstärkungselement.
DE29707376U1 (de) * 1997-04-24 1997-07-17 Battenfeld Gmbh Spritzgießwerkzeug für die Herstellung von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff
US20100147460A1 (en) * 2006-12-13 2010-06-17 European Aeronautic Defence And Space Company Eads France Process for manufacturing a complex piece made of composite material with long fibers and thermosetting matrix
US20100124659A1 (en) * 2008-11-19 2010-05-20 The Boeing Company Staged cocuring of composite structures
DE102011120636A1 (de) * 2011-12-09 2013-06-13 Airbus Operations Gmbh Faserverbundbauteilanordnung mit mindestens zwei plattenförmigen Faserverbundbauteilen sowie Verfahren zur Herstellung derselben

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10987833B2 (en) 2016-07-06 2021-04-27 Williams Advanced Engineering Limited Manufacturing fiber-reinforced composite structures

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