AT511885A2 - Verfahren zur herstellung eines bauteils aus einem vorimprägnierten verbundmaterial, derart hergestelltes bauteil und legeform - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U-förmigen und dergleichen Komponenten (12a bis 12e, 16,17,18) aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial (Prepreg), welche in Form gebracht und mittels zumindest einer eingelegten flexiblen Dichtmembrane (15) in einem Formwerkzeug unter Druck und Wärme ausgehärtet werden. Auf einer Legeform (10) werden entweder die bereits vorgeformten Komponenten (12a bis 12e, 16, 17,18) des Bauteils abgelegt oder Zuschnitte aus Prepreg zu Komponenten geformt, wobei die Komponenten (12a bis 12e, 16, 17,18) mit der /den eingelegten Dichtmembrane(n) (15) der Legeform (10) entnommen und in das Formwerkzeug übertragen werden.

Description

-9.Aug.2011 11:43 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZ2ER #2813 P.004 /024

PA 8270

C6 GmbH 5 Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem vorimprägnierten Faserverbundmaterial, derart bergestelltes Bauteil und Legeform 10 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U-förmigen und dergleichen Komponenten aus vorimprägmertem Faserverbundmaterial (Prepreg), welche in Form gebracht und mittels zumindest einer eingelegten Dichtmembrane in einem Formwerkzeug unter Druck und Wärme ausgehärtet werden. 15 Für hochbelastete Bauteile von Fahrzeugen und Maschinen ist es üblich, endlosfaserverstärkte flächige Halbzeuge aus Karbonfasem oder anderen hochfesten Fasern mit Kunststoffen als Matrixmaterial zu geschichteten Verbundwerkstoffen zu verarbeiten. Dabei soll ein möglichst großer Anteil des Bauteils aus Fasern gebildet sein, 20 da diesen die lasttragende Funktion zukommt, wobei die Fasern in Richtung der Belastung der Bauteile ausgerichtet sein sollen. Nach dem Stand der Technik kommen diesen Anforderungen am Besten Verfahren nach, bei denen die flächigen Faserhalbzeuge durch schichtweises Auflegen (Laminieren) geformt werden. 25 Bei einem der üblichen Verfahren werden trockene Faserhalbzeuge auf eine Vorform abgelegt, wobei die einzelnen Schichten durch textile Verarbeitung, wie Nähen, Flechten oder Weben, oder durch einen oberflächlichen Auftrag eines Bindemittels zu einer sogenannten Preform fixiert werden, sodass eine Übertragung des geformten Schichtaufbaus von der Vorform in das Formwerkzeug möglich ist. Bei diesem als RTM-30 Verfahren bekannten Verfahren werden im Formwerkzeug die Hohlräume zwischen den Verstärkungsfasem mit einem geeigneten flüssigen Kunststoff ausgefüllt, der nachfolgend 19/08 2011 FR 10:14 [SE/EM NR 9764] 0004 L9.Aug.2011 11:43 00431503513520 DIPL ING EDITH VINAZZER #2813 P.005 /024 ··»»· · ’ ,*·**· · · · ’ 2 durch Vernetzung oder Abkühlung verfestigt, wobei aus Fasern und Kunststoff ein fester Verbundwerkstoff gebildet wird.

Bei einem weiteren üblichen Verfahren erfolgt ein Ablegen von vorimprägnierten 5 Faserhalbzeugen (sogenannten Prepregs) in geeignete Formwerkzeuge. Dabei werden meist Prepregs mit klebriger Oberfläche eingesetzt, um ein Haften der einzelnen Schichten aneinander zu gewährleisten. Gesonderte Verfahrensschritte zur Fixierung des Schichtaufbaus sind daher nicht erforderlich. Da durch die Imprägnierung mit zähflüssigen Kunstharzen die Beweglichkeit der Fasem im Halbzeug eingeschränkt ist, wurde eine 10 Vielzahl von Verfahren entwickelt, die eine Umformung des Prepregs, einzeln oder in mehreren Schichten, zu Komponenten der Bauteile vorschlagen. In vielen Fällen wird zur Konsolidierung und Stabilisierung der Bauteile eine teilweise Vernetzung der Kunstharze im Prepreg empfohlen. Auch diesen bekannten Verfahren ist gemein, dass eine Ablage bzw. Drapierung der imprägnierten Komponenten direkt in das bzw. im Formwerkzeug 15 erfolgt.

Aus der DE 198 13 104 Al ist ein Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen aus in einer evakuierbaren Vakuumfolie befindenden, Fasem umfassenden Preform und einem Matrixmaterial bekannt, wobei zwischen der Vakuumfolie und dem herzustellenden 20 Faserverbundbauteil eine poröse Membrane eingebracht wird, deren Poren derart dimensioniert sind, dass Luft ungehindert entweichen kann und das flüssige Matrixmaterial zurückgehalten wird. Die Preform wird entweder als Faserhalbzeug und das Matrixmaterial in flüssiger Form oder als Faserhalbzeug und das Matrixmaterial als Film oder als mit Matrixraaterial vorimprägnierte Faserhalbzeuge eingesetzt. 25

Aus der DE 601 02 741 T2 ist ein Verfahren zum Formen eines Gegenstands aus Schichten eines Verbundmaterials aus mit nicht gehärtetem Harz imprägnierten Fasem bekannt, bei dem eine Formungsvorrichtung verwendet wird, die ein Formungswerkzeug und einen Rahmen aufweist, welcher eine Öffnung bietet, in weicher eine Membran eingebracht ist. 30 Die Schicht bzw. Schichten des Verbundmaterials werden über dem Formungswerkzeug drapiert, die Membran wird über den Verbimdmaterialschichten aufgebracht und es wird 19/00 201 1 FR 10:14 [SE/EM NR 97Θ4] @005 L 9.Aug.2021 11 :43 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZZER #2Θ13 P.006 /024 I p t* ·* «·····» • » I ·· * · » | « ·» · M ·** I | I · * · · «··«*· » , , * * * · * * ··· 3 ein Vakuum zwischen der Membran und dem Fomumgswerkzeug angelegt. Es handelt sich daher hier um ein Verfahren zum Membran-Vakuumformen eines schichtweisen Faserverbundteils, bei dem die Verbundmaterialschichten direkt auf der Form drapiert werden. Die DE 10 2009 044 834 Al befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung 5 eines Vorformlings für einen Faserverbundbauteil. Der Vorformling wird derart hergestellt, dass vorerst eine Faserverstärkungsschicht gebildet wird, ein Bindemittel durch Aufsprühen aufgebracht wird, die mit dem Bindemittel versehene FaserverstäTkungsschicht kalt umgeformt wird und die umgeformte mit Bindemittel versehene Faserverstärkungsschicht erwärmt und anschließend abgekühlt wird. 10

Wie bereits oben erwähnt ist es bei der Verwendung von vorimprägnierten Faserhalbzeugen, sogenannten Prepregs, üblich, entweder vorgeformte Komponenten direkt im Formwerkzeug abzulegen, oder Zuschnitte aus Prepreg direkt in bzw. auf der Form zu drapieren. Die Ablage von vorgeformten Komponenten bzw. das Drapieren von 1 s Zuschnitten aus Prepreg ist nur in abgekühlten Formwerkzeugen möglich, sodass es erforderlich ist, das Formwerkzeug jeweils nach Ende eines vorherigen Aushärtungsprozesses abzukühlen, um das nächste Bauteil fertigstellen zu können. Es ist daher auch erforderlich, das Formwerkzeug anschließend wieder aufzuheizen. Der Konsolidierungs- und Aushärtungsprozess erfordert eine Formtemperatur von bis zu 200°C 20 bei vernetzenden Matrixharzen, bei thermoplastischen Kunstharzen von bis zu 400°C, sodass der Energieaufwand erheblich sein kann. Während des Aushärtungsprozesses ist der Bauteil einem hydrostatischen Druck auszusetzen und gegebenenfalls unter Vakuum zu halten. Das Formwerkzeug muss daher derart ausgeführt sein, dass es den Prozessbedingungen während der Aushärtung des Bauteiles standhält. Es sind daher 25 temperaturbeständige Materialien in dickwandiger Konstruktion notwendig, die hohe Herstellkosten für das Formwerkzeug verursachen. Aus wirtschaftlichen Überlegungen sollte daher die Zeit, in der das Formwerkzeug für die Herstellung eines Bauteils gebunden ist, möglichst kurz gehalten werden. 19/08 201 1 FR 10:14 [SE/EM NR 9764] @006 L9.Aug. 2011 11:43 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZZER #2 B13 P.007 / 024 ·· . ♦ ..»····· • · * * · • ·* k « * ·«»

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Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Zeit, in der das Formwerkzeug für die Herstellung eines Bauteils quasi gebunden ist, möglichst kurz gehalten -wird. 5 Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfmdungsgemäß dadurch, dass auf einer Legeforro entweder die bereits vorgeformten Komponenten des Bauteils abgelegt oder Zuschnitte aus Prepreg zu Komponenten geformt werden, wobei die Komponenten mit der /den eingelegten Dichtmembrane(n) der Legeform entnommen und in das Formwerkzeug übertragen werden. 10

Beim erfindungsgemäßen Verfahren findet daher im Formwerkzeug lediglich die Konsolidierung und Vernetzung des Matrixharzes statt. Dabei wird die Dichtmembrane, welche an der formabgewandeten Oberfläche des Bauteils liegt, durch Luft, Dampf, Heißwasser, Öl oder dergleichen mit hydrostatischem Druck beaufschlagt und gleichzeitig 1 s wird das Formwerkzeug beheizt, uro die Konsolidierung und Vernetzung zu beschleunigen bzw. durchzuführen. Das Formwerkzeug braucht daher nach dem Ende eines Aushärtungsprozesses nicht oder nur geringfügig abgekühlt zu werden, um das fertige Bauteil zu entnehmen. Nach der Entnahme können die in der Legeform zusammengefügten Komponenten des nächsten Bauteils mitsamt der Dichtmembrane bzw, den 20 Dichtmembranen in das Formwerkzeug übertragen werden, ohne dieses vorher abzukühlen. Gemäß der Erfindung steht daher das Formwerkzeug nach dem Ende eines Aushärtungsprozesses sofort wieder für die Herstellung des nächsten Bauteils zur Verfügung, ein zeitaufwändiges und energietechnisch ungünstiges Abkühlen und Aufheizen des Formwerkzeuges entfallen. 25

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird eine Legeform verwendet, welche Vertiefungen aufweist, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der Außenkonturen der vorgeformten Komponenten bzw. der durch Drapieren gebildeten Komponenten entsprechen. 19/08 2011 FR 10:14 [SE/EM HR 97G4] @007 30 19.Aug,2C11 11 :43 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZZER #2313 P.C03 /024 f t * « ·· ««*«»*»* ·· I « · ft« t » 4 * · | t # · ·· 1 *» * 1 · * * | ll * · « * * * * | « I ·· * » · * · h 4 · » * ··· **« · * 5

Je nach der Ausgestaltung des Bauteils bzw. der Komponenten des Bauteils wird bzw. werden die Dichtmembrane(n) bereits beim Vorformen der Komponenten in diese eingelegt, insbesondere bei hohlköiperformig ausgeftthrten Bauteilen. Alternativ ist es möglich, die Dichtmembrane(n) in die in der Legeform befindlichen Komponenten s einzulegen.

Die Komponenten können aus Zuschnitten aus gelartig klebrigem Prepreg vorgeformt werden. Dabei werden die Zuschnitte des Prepreg nach dem Entfernen der Trennfolien, die ein Verkleben des Prepreg während der Lagerung auf Rollen verhindern, in bekannter 10 Weise, beispielsweise durch Drapieren, Wickeln um einen Dom, Stapeln und dergleichen zu Bauteil- Komponenten geformt. Die Komponenten können auch aus Zuschnitten aus trockenem Prepreg und unter Einwirkung von Wärme vorgeformt werden. Sowohl bei einem Herstellen vorgeformter Komponenten als auch beim Drapieren von Zuschnitten in der Legeform können die Komponenten aus einer Lage oder aus mehreren Lagen Prepreg 15 hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet daher die Herstellung von auf vielfältige Weise ausgestalteten Komponenten und Bauteilen.

Es ist von Vorteil, wenn die Komponenten in der Legeform einander an ihren Stoßbereichen überlappen. Dadurch werden die Komponenten zum Bauteil zusammen 20 gefügt. Bei klebrigen Prepregs reicht die Überlappung aus, das Bauteil problemlos von der Legeform in das Formwerkzeug zu transferieren. Komponenten aus trockenem Prepreg können zusätzlich an den Überlappenden Bereichen miteinander verklebt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lassen sich außen geschlossene 25 Komponenten derart herstellen, dass nach dem Positionieren der Dichtmembrane auf in der

Legeform abgelegten, oben offenen, im Querschnitt beispielsweise U-förmigen Komponenten jeweils eine weitere Komponente mit beispielsweise ebenfalls U-förmigen, halbhohlen oder dergleichen Querschnitt positioniert wird, sodass geschlossene hohle Komponenten gebildet werden. 19/08 2011 FR 10:14 [SE/EM NR 8764] @008 19.Aug.2011 11:44 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZZER #2013 P.009 /024 6

Alternativ können Komponenten aus überlappend gewickeltem Prepreg zu Hohlkörpern vorgeformt werden.

Die Dichtmembrane wird erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass sie die 5 formabgewandten Innenseiten der Komponenten des Bauteils bedecken kann. Sie kann ein beliebig geformter Hohlkörper sein.

In der Legeform kann vorteilhafterweise durch Druckbeaufschlagung der Dichtmembrane diese auf Dichtheit geprüft werden. 10

Die Erfindung betrifft ferner ein Bauteil, welches nach dem erfmdungsgemäßen Verfahren hergestellt ist und des Weiteren eine Legeform zum Zusammenftigen oder Drapieren von vorgenannten im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U-förmigen und dergleichen Komponenten eines Bauteils aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial, mit 15 Vertiefungen, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der Außenkonturen der Komponenten entsprechen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die schematisch ein Ausftihrungsbeispiel der Erfindung darstellt, näher 20 beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 ein Flussdiagraram zum Ablauf des erfmdungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Legeform gemäß der Erfindung und vorgeformte Bauteilkomponenlen, 25

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Legeform mit positionierten Bauteilkomponenten,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 3, 30 Fig. 5 bis Fig. 7 zu Fig. 4 analoge Schnittdarstellungen mit weiteren Ausführungsformen der Erfindung und 19/08 201 1 FR 10:14 [SE/EM HR 9764] ®009 19.Aug.2011 11:44 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZZEH. #2813 P.010 /024 7

Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines Formwerkzeuges mit einem eingelegten Bauteil gemäß Fig. 7. 5 Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich zura Herstellen von Bauteilen, die aus im Querschnitt hohlen, halbhohlen, U-förmigen, schalenförmigen und dergleichen Komponenten zusammengefügt werden können.

Fig. 1 illustriert den Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen 10 Verfahrens zur Herstellung von Bauteilen aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial. Im ersten Verfahrensschritt (Schritt 1 in Fig. 1) wird zunächst das vorimprägnierte Faserverbundmaterial, Üblicherweise Prepreg genannt, gebildet. Das Faserverbundmaterial besteht aus einer Lage oder mehreren Lagen von Fasergewebe oder Fasergelege und ist mit einem Matrixharz vorimprägniert. Das Fasergewebe bzw. Fasergelege kann aus 15 Glasfasern, Kohlenstofffasern, Synthesefasern, Naturfasern, Hybridfasem oder Kombinationen der erwähnten Fasern bestehen. Das zur Imprägnierung verwendete Matrixharz kann fest, flüssig oder gelartig klebrig sein und ist ein unvollständig vernetzter Duroplast oder ein Thermoplast. Es werden überwiegend Harze auf Basis von Epoxiden, VinyJestem, ungesättigten Polyestem, Phenolen, Polyurethanen oder Cyanatestem 20 verwendet. Der Prepreg ist somit ein flächiges Halbzeug aus Verstärkungsfasem und einem für die Konsolidierung und Aushärtung ausreichenden Anteil an Matrixharz und wird bahnenförmig, auf Rollen gewickelt, zur Verfügung gestellt. Liegt das Matrixharz ira Prepreg in flüssiger oder gelartig klebriger Form vot, können aus Zuschnitten des Prepreg, nach dem Entfernen der Trennfolien, die ein Verkleben des Prepreg während der Lagerung 25 auf Rollen verhindern, nun in bekannter Weise, beispielsweise durch Drapieren, Wickeln um einen Dom, Stapeln und dergleichen Bauteil-Komponenten bergestellt werden. Liegt das Matrixharz bei einer alternativen Ausführungsfonn von Prepregs in fester Form vor, werden Zuschnitte aus dem Prepreg durch Einwirkung von Wärme derart erweicht, dass ein Umformen des flächigen Halbzeuges durch Biegen, Kanten oder Tiefziehen zu 30 vorgefonnten Komponenten des herzustellenden Bauteils stattfmden kann. In jedem Fall werden die Zuschnitte aus den Prepregs derart erstellt, dass sie entsprechende Umrisse und 19/08 201 1 FR 10:14 [SE/EM NR 97G4] @010 11:44 0043150351052Ü DIPL ING EDITH VINAZ2ER #2 B13 P.011 /024 8 die erwünschte Faserausreichtung aufweisen. Diese Herstellungsmöglichkeiten von Bauteil- Komponenten (Schritt 2 in Fig. 1) sind optional.

Fig. 2 2eigt beispielhaft mehrere, unterschiedlich vorgefoimte Komponenten 12a bis 12e, welche zusammengeftigt den herzustellenden Bauteil ergeben. Im nächsten Verfahrensschritt (Schritt 3 in Fig. 1) werden die vorgeformten Komponenten 12a bis 12e, welche aus einer Lage oder aus mehreren Lagen Prepreg bestehen, in eine Legeform 10 positioniert. Die Legeform 10 weist Fonnvertiefungen auf, deren Innenkonturen zumindest großteils gemäß den Außenkonturen der vorgeformten Komponenten 12a bis I2e ausgefuhrt sind. Bei der in Fig, 2 gezeigten Ausführungsform bilden die weitgehend bzw. im Wesentlichen jeweils einen U-förmigen Querschnitt aufweisenden Komponenten I2a bis 12e ein Bauteil, welches einen im Wesentlichen rechteckigen Rahmen und einen Verbindungsteil aufweist, der aus der Komponente 12e besteht, welche die beiden Komponenten 12a und 12c verbindet. Die Komponenten 12a und 12c sind mit Ausformungen 14a und 14c zur verbindenden Positionierung der Komponente 12d versehen. Sämtliche Komponenten 12a bis 12e und die Vertiefungen in der Legeform 10 sind derart aneinander angepasst, dass die in der Legeform 10 positionierten Komponenten 12a bis 12e an ihren Randabschmtten einander überlappend zusammengefugt werden können bzw. aneinander anschüeßen und gemeinsam das Bauteil bilden. Dabei sind die Komponenten derart hergestellt, dass sie in der Legefonn 10 die gegenseitigen Uberlappungsbereiche bilden können. Reicht die Klebrigkeit des Prepreg-Materials nicht aus, dem Bauteil die notwendige Stabilität für die nachfolgende Übertragung von der Legeform 10 in das Formwerkzeug zu verleihen, können zusätzlich Klebematerialien in Pasten- oder Folienform eingesetzt werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, bei der kein Verformen (Schritt 2 in Fig. 1) erfolgt, werden entsprechende Zuschnitte aus Prepreg ein- oder mehrlagig in der Legeform 10 drapiert und daher beim Einlegen zum Bauteil zusammengefUgt,

Die Legeform 10 besteht aus einem Material, das eine problemlose Entnahme der Komponenten 12a bis 12e ermöglicht, beispielsweise aus Kunststoff oder Aluminium. 18/08 201 1 FR 10:14 [SE/EK NR 9764] @011 19.Aug.2011 11:44 00431503510529 DIPL ING EDITH VINAZZER #2313 P.012 /024

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Alternativ können die Innenseiten der Vertiefungen entsprechend beschichtet oder behandelt sein. Möglich ist auch eine Ausführung der Innenseiten mit Rippen, Perforationen und dergleichen. 5 Im anschließenden Verfahrensschritt (Schritt 4 in Fig. 1) wird in die positionierten (oder alternativ drapierten) Bauteilkomponenten 12a bis 12e eine flexible Dichtmembrane 15 eingelegt. Wie Fig. 3 in Verbindung mit Fig, 4 zeigt, ist die Dichtmembrane 15 ein länglicher, schlauchartig ausgeführter Balg aus elastischem Kunststoff oder Elastomer mit einem geschlossenen Ende 15a. Es ist jedoch jede Ausführung der Dichtmembrane 15 10 denkbar, die eine oder mehrere geschlossene Kammern ergibt und die eine Beaufschlagung der formabgewandten Oberfläche des Bauteils mit einem hydrostatischen Druck erlaubt Die Dichtmembrane 15 wird derart dimensioniert und ausgeführt, dass sie die formabgewandte Oberfläche (Innenseite) des Bauteils vollständig bedecken kann. Wie Fig. 3 zeigt, wird die Dichtmembrane 15 bei einem Ausschnitt 10b am Rand der Legeform 10 ] 5 aus dieser herausgeführt. Bei der gezeigten Ausführungsform kann die flexible

Dichtmembrane 15 durchgehend in sämtliche Komponenten 12a bis 12e eingelegt werden. Fig. 4 zeigt im Schnitt die in der Legeform 10 positionierte Komponente 12b mit eingelegter Dichtmembrane 15. 20 Wie Fig. 5 zeigt, können nach dem Einlegen der Dichtmembrane 15 weitere vorgeformte Komponenten auf den eingelegten Komponenten positioniert werden. Dargestellt ist eine Komponente 16a, welche im Querschnitt U-förmig vorgeformt die Komponente 12b abdeckt, so dass ein Bauteil mit geschlossenem, in Fig. 5 beispielhaft etwa rechteckigem Querschnitt hergestellt wird. 25

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Bauteilkomponente 17a im Querschnitt der Legeform 10 mit einer bereits in geschlossener Form vorgeformten Bauteilkomponente 17. Die Komponente 17 ist beispielhaft ein im Querschnitt etwa rechteckiger hohler Teil, welcher aus einer oder aus mehreren Prepreglagc(n) mit überlappenden Randabschnitten 30 17a durch Wickeln über einen Dom oder dergleichen vorgeformt und anschließend in die

Legeform 10 eingelegt wird. Im Inneren der Komponente 17 ist die eingebrachte 19/08 2011 FR 10:14 [SE/EM NR 9764] @012 L9.Aug.2011 11:44 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZZER #2813 P.013 /024

Dichtmembrane 15 im Schnitt dargestellt. Die Dichtmembrane 15 wird in diesem Fall vorzugsweise bereits in Schritt 2, beim Bilden der Komponente 17, positioniert oder nachträglich in die Komponente 17 ist als an ihrem einen Ende geschlossener länglicher „Sack” eingebracht. 5

Fig. 7 zeigt im Querschnitt eine Bauteilkomponente 18 als Kombination einer im Querschnitt U-förmigen, vorgeformten oder drapierten Komponente 12b und einer in dieser eingelegten „gewickelten“ Komponente 17, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist 10 Die tatsächliche Ausgestaltung des herzustellenden Bauteils bestimmt die Ausführung und Anzahl seiner einzelnen Komponenten, wobei darauf geachtet wird, dass die Legeform 10 entsprechend ausgeführt werden kann. Je nach Komplexität des Bauteils kann es erforderlich sein, mehrere Dichtmembranen und mehrere Legeformen 10 zu verwenden. Je nachdem, wie die einzelnen Bauteilkomponenten in der Legeform 10 positioniert sind, 15 erfolgt die Übertragung der Bauteilkomponenten als Ganzes oder in Teilen von der Legeform 10 in das in herkömmlicher Weise ausgeführte Formwerkzeug. Im Formwerkzeug wird die Konsolidierung des Bauteils durch Einbringen eines hydrostatischen Iimendruckes in die Dichtmembrane bzw. die Dichtmembranen 15 und unter Erhitzen der Foimkomponenten durchgeführt, sodass das Matrixharz vernetzt wird 20 bzw. aushärtet (Schritt 6 in Fig. 1). Dabei wird der Bauteil aus seinem Bauteilkomponenten fest zusammengefügt und nach der Vernetzung als Ganzes der Form entnommen. Die Druckmembran 15 bzw. die Druckmembranen können bei Bedarf nach der Entnahme des Bauteils entfernt werden. Fig. 8 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein geschlossenes Formwerkzeug mit Formoberteil 19 und Formunterteil 20 mit einer in dieser ausgebildeten 25 Formkavität zur Aufnahme des in der Legeform 10 gefugten Bauteils. Dargestellt ist eine Komponente 18 gemäß Fig. 7.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Zeit, in der das Formwerkzeug für die Herstellung bzw. Aushärtung des Bauteils verwendet wird, sehr kurz zu halten. Das JO Formwerkzeug braucht nach Ende des Aushärtungsprozesses nicht oder nur wenig abgekühlt 2U werden, um das fertige Bauteil zu entnehmen, Die in der Legeform bereits 19/08 201 1 FR 10:14 [SE/EM NR 9764] 0013 9.Aug.2011 11:44 00431503510520 DIPL ING EDITH VINA2ZER #2613 P.014 /024 11 zusammengestellten Bauteilkomponenten bzw. Zuschnitte können mitsamt der bzw, den Dichtmembrane(n) in das Formwerkzeug übertragen werden, ohne dass dieses abgekühlt wird. Die Erfindung gestattet es daher, das Formwerkzeug nach dem Ende eines Ausbärtungsprozesses nach einer sehr kurzen Zeit für die Herstellung des nächsten 5 Bauteils bereitzustellen, da ein zeitaufwändiges Abkühlen und Aufheizen des Formwerkzeuges entfallen können. In der bzw. den Legeformen kann bereits eine Zusammenstellung der Komponenten für das nächste Bauteil erfolgen, während das Formwerkzeug für den Aushärtprozess im Einsatz ist. Es ist somit auch der erforderliche Energieeinsatz gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich geringer, da eine io zwischenzeitliche Temperierung des Formwerkzeuges einen wesentlich geringeren Energieeinsatz erfordert als ein Abkühlen mit nachfolgendem Erwärmen. 19/08 201 1 FR 10:14 [SE/EM NR 97G4] lg] 014 9.Aug.2011 11:45 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZZER #2B13 P.015 /024 9.Aug.2011 11:45 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZZER #2B13 P.015 /024 12 5 Bczugsziffernliste 10 1 bis 7..............Verfahrensschmtt 12a bis 12e......Komponente 10.....................Legeform 14a .................-Ausformung 14c ..................Ausformung 15 15.....................Dichtmembrane 15a..................geschlossenes Ende 10b..................Ausschnitt 16a ..................Komponente 17 .....................Komponente 20 17a ................Randabschnitt 18 .....................Komponente 19 .....................Formwerkzeug, Oberteil 20 .....................Formwerkzeug, Unterteil 19/08 201 1 FR 10:14 [SE/EM NR 97G4] @015

Claims (16)

19.Aug.2C11 11:45 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZZER #2313 P.016 /024 13 5 Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen-oder U-förmigen und dergleichen Komponenten (12a bis I2e, 16,17,18) aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial (Prepreg), welche in Form gebracht und mittels zumindest einer eingelegten flexiblen Dichtmembrane (15) in einem Formwerkzeug unter Druck und Wanne ausgehärtet werden, 15 dad urch gekennzeichnet, dass auf einer Legeform (10) entweder die bereits vorgeformten Komponenten (12a bis 12e, 16,17,18) des Bauteils abgelegt oder Zuschnitte aus Prepreg zu Komponenten geformt werden, wobei die Komponenten (12a bis 12e, 16,17, 18) mit der /den eingelegten Dichtmembrane(n) (15) der Legeform (10) entnommen 20 und in das Formwerkzeug übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legeform (10) Vertiefungen aufweist, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der Außenkonturen der vorgeformten Komponenten (12a bis 12e, 16,17,18) bzw. der 25 durch Drapieren gebildeten Komponenten entsprechen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane(n) (15) bereits beim Vorformen der Komponenten in diese eingelegt wird bzw. werden. 19/06 2011 FR 10:14 [SE/EM NR 9764] @016 30

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane(n) (15) in die in der Legeform (10) befindlichen Komponenten eingelegt wird bzw. werden.

5, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten aus Zuschnitten aus gelartig klebrigem Prepreg vorgeformt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten aus Zuschnitten aus trockenem Prepreg und unter Einwirkung von 10 Wärme vorgeformt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten aus einer Lage odeT aus mehreren Lagen Prepreg hergestellt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten in der Legeform (10) einander an ihren Stoßbereichen überlappen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten aus trockenem Prepreg an den überlappenden Bereichen miteinander verklebt werden. 20

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10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Positionieren der Dichtmembrane (15) auf in der Legeform (10) abgelegten oben offenen, im Querschnitt beispielsweise U-förmigen Komponenten jeweils eine weitere Komponente (16a) mit beispielsweise ebenfalls U-förmigen, 25 halbhohlen oder dergleichen Querschnitt positioniert wird, sodass geschlossene hohle Komponenten gebildet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten aus überlappend gewickeltem Prepreg hohlkörperförmig vorgeformt 30 werden. 19/08 201 1 FR 10:14 [SE/EM RR 9764] lg 017 9.Aug.2011 11:45 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZZER #2813 P.018 /024 9.Aug.2011 11:45 00431503510520 DIPL ING EDITH VINAZZER #2813 P.018 /024 « * + · I I * i *1* · · ·

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12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane (15) derart ausgeflihrt ist, dass sie die formabgewandten Innenseiten der Komponenten (12a bis 12e, 16,17,18) des Bauteils bedeckt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane (15) ein beliebig geformter Hohlkörper ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane (15) in der Legeform (10) durch Druckbeaufschlagung auf 10 Dichtheit geprüft wird.

15. Bauteil, welcher nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 hergestellt ist.

16. Legeform (10) zum Zusammenfügen oder Drapieren von vorgeformten im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U-förmigen und dergleichen Komponenten (12a bis 12e, 16,17,18) eines Bauteils aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial, mit Vertiefungen, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der Außenkonturen der Komponenten (12a bis 12e, 16,17,18) 20 entsprechen. 19/08 201 1 FR 10:14 [SE/EM NR 9764] @018