DE102011112137A1 - Molding device for manufacturing plate-shaped composite plastic part, has element connected with tool parts, where fiber semi-finished material positioned in cavity is immovably held relative to tool parts by element - Google Patents

Molding device for manufacturing plate-shaped composite plastic part, has element connected with tool parts, where fiber semi-finished material positioned in cavity is immovably held relative to tool parts by element Download PDF

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Abstract

The device (1) has a cavity (4) formed between two tool parts (2) for retaining a fiber semi-finished material (10) and a matrix material. An element (9) i.e. hose or rod shaped profile, is connected with the tool parts, where the fiber semi-finished material positioned in the cavity is immovably held relative to the tool parts by the element. The tool parts comprise a groove, where the element is fastened in the groove. The element extends over a part of width (16) of the cavity. The element is oriented transverse to a flow direction (8) of the matrix material. An independent claim is also included for a method for manufacturing a composite plastic part.

Description

Die Erfindung betrifft eine Urformvorrichtung, insbesondere zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffteils, umfassend mindestens zwei Werkzeugteile, zwischen denen eine Kavität zur Aufnahme eines Faserhalbzeugs und eines Matrixmaterials ausgebildet ist, und mindestens ein Element, welches mit einem der Werkzeugteile verbunden ist.The invention relates to a primary shaping device, in particular for producing a fiber composite plastic part, comprising at least two tool parts, between which a cavity for receiving a semi-finished fiber product and a matrix material is formed, and at least one element which is connected to one of the tool parts.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffteils, bei dem in zumindest einem ersten Werkzeugteil ein Faserhalbzeug positioniert wird, zumindest ein weiteres Werkzeugteil eine Kavität bildend mit dem zumindest ersten Werkzeugteil verbunden wird und zugleich Elemente in der Kavität angeordnet werden, die Kavität weiterhin mit einem fließfähigen Matrixmaterial gefüllt wird, wobei sich während des Füllens eine Fließfront einstellt und das Element von dem Matrixmaterial turbulent umströmt wird, und nach Verfestigung des Matrixmaterials das Faserverbundkunststoffteil den Werkzeugteilen entnommen wird.Furthermore, the invention relates to a method for producing a fiber composite plastic part, in which at least one first tool part, a semi-finished fiber is positioned, at least one further tool part forming a cavity is connected to the at least first tool part and at the same time elements are arranged in the cavity, the cavity continues with a flowable matrix material is filled, wherein adjusts a flow front during filling and the element is surrounded by the matrix material turbulent, and after solidification of the matrix material, the fiber composite plastic part is removed from the tool parts.

Urformen umfasst ein breites Spektrum unterschiedlicher Herstellungsverfahren, beispielsweise Injektionsverfahren, Infusionsverfahren und/oder Pressverfahren, insbesondere Spritzpressen oder auch Resin-Transfer-Moulding. Allen gemein ist, dass ein fließfähiger Kunststoff in eine Kavität der Urformvorrichtung eingebracht wird und in dieser zumindest teilweise erstarrt. Die Kavität existiert bei geschlossener Urformvorrichtung, wenn alle Werkzeugteile aneinander anliegen.Archetypes encompass a wide range of different production methods, for example injection methods, infusion methods and / or pressing methods, in particular transfer molding or also resin transfer molding. All have in common that a flowable plastic is introduced into a cavity of the primary shaping device and at least partially solidifies in this. The cavity exists when the primary molding device is closed, when all tool parts abut each other.

Bei der Herstellung eines Faserverbundkunststoffteils werden zur Erhöhung der Festigkeit und der Steifigkeit Fasern in duroplastische oder thermoplastische Kunststoffe, die sogenannte Matrix, eingebettet. Diese Einbettung ist während des Fertigungsvorgangs ein die Qualität des Faserverbundkunststoffteils bestimmendes Kriterium. Schon kleinste Fehlstellen wie Poren führen zu einer signifikanten Reduzierung der mechanischen Eigenschaften.In the manufacture of a fiber composite plastic part, fibers are embedded in thermosetting or thermoplastic plastics, the so-called matrix, in order to increase the strength and rigidity. This embedding is a criterion determining the quality of the fiber composite plastic part during the manufacturing process. Even the smallest defects such as pores lead to a significant reduction of the mechanical properties.

Um eine gleichmäßige Verteilung des Matrixwerkstoffes in der Kavität zu erreichen, sind aus der Druckschrift DE 102 38 238 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, bei denen in der Kavität Elemente als sogenannte Fließbremsen eingesetzt werden. Diese Elemente wirken auf den in die Kavität einströmenden Matrixwerkstoff als Widerstand und führen so zu Turbulenzen und einer gleichmäßigeren Verteilung des Matrixwerkstoffes in der Kavität.In order to achieve a uniform distribution of the matrix material in the cavity, are from the document DE 102 38 238 A1 a device and a method are known in which elements are used as so-called flow brakes in the cavity. These elements act as a resistance to the matrix material flowing into the cavity and thus lead to turbulence and a more uniform distribution of the matrix material in the cavity.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Urformvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffteils der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass das Herstellen von Faserverbundkunststoffteilen bei geringem manuellen Aufwand, einer hohen Reproduzierbarkeit des Ergebnisses und zugleich geringem Ausschuss industriell, also mit großen Stückzahlen, möglich ist.Against this background, the invention has the object, a primary molding apparatus and a method for producing a fiber composite plastic part of the type mentioned in such a way that the manufacture of fiber composite plastic parts with low manual effort, high reproducibility of the result and at the same time low rejects industrial, ie with large Quantities, is possible.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Urformvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a primary shaping device according to the features of patent claim 1. The subclaims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also eine Urformvorrichtung vorgesehen, bei der mittels des Elements ein in der Kavität positioniertes Faserhalbzeug relativ zu den Werkzeugteilen unbeweglich gehalten ist. Dazu ist das Faserhalbzeug in der Kavität zwischen dem Element und einem Werkzeugteil oder einem anderen Element angeordnet. Dabei übt das Element zum Halten des Faserhalbzeugs eine Druckkraft auf das Faserhalbzeug aus. Hierdurch ist es möglich, dass während das Matrixmaterial in und durch die Kavität strömt, die Fasern des Faserhalbzeugs gehalten sind. Ein Verzug der Fasern durch die Strömungskräfte des Matrixmaterials wird minimiert. Das Erzeugen der Druckkraft wird insbesondere dadurch realisiert, dass das Element gegenüber der Kavität ein Übermaß hat. Das Element erhebt sich über das Werkzeugteil, an dem es befestigt ist, höher als die lichte Innenhöhe der Kavität an der Stelle ist.Thus, according to the invention, a primary shaping device is provided in which by means of the element a semifinished fiber product positioned in the cavity is held immovable relative to the tool parts. For this purpose, the semifinished fiber product is arranged in the cavity between the element and a tool part or another element. In this case, the element for holding the semifinished fiber product exerts a compressive force on the semifinished fiber product. This makes it possible that, while the matrix material flows into and through the cavity, the fibers of the semifinished fiber product are held. Warping of the fibers by the flow forces of the matrix material is minimized. The generation of the compressive force is realized in particular in that the element has an excess compared to the cavity. The element rises above the tool part to which it is attached, is higher than the inside clear height of the cavity in the place.

Weiterhin ermöglicht es das Element, dass das Faserhalbzeug prozesssicher vollständig durchtränkt wird. Das Element wird vorzugsweise in Bereichen der Kavität angeordnet, in denen das Matrixmaterial dazu neigt, zu schnell zu strömen. Da das Element hier als Barriere wirkt, wird das Faserhalbzeug im Nutzbereich vollständig und gleichmäßig durchtränkt. Das Element bildet für die Strömung des Matrixmaterials einen Widerstand, eine sogenannte Fließbremse. Das Element ist dazu aus einem elastischen Material gefertigt. Hierdurch wird der Durchfluss des Matrixmaterials durch die Kavität sowohl im Bereich des eingeklemmten Faserhalbzeugs als auch in Bereichen ohne Faserlagen verhindert. Hierdurch bildet sich eine gleichmäßige Fließfront aus, wodurch eine vollständige Durchtränkung des Faserhalbzeugs mit Matrixmaterial prozesssicher und reproduzierbar erfolgt. Im Bereich der Faserklemmung findet darüber hinaus keine Durchtränkung des Faserhalbzeugs statt. Dies ist jedoch für die Herstellung des Faserverbundkunststoffteils nicht weiter relevant, da das Element in einer Verschnittzone außerhalb des Nutzbereichs auf das Faserhalbzeug drückt.Furthermore, it allows the element that the semifinished fiber is completely saturated process reliable. The element is preferably arranged in regions of the cavity in which the matrix material tends to flow too fast. Since the element acts here as a barrier, the semifinished fiber product is completely and uniformly saturated in the working area. The element forms a resistance for the flow of the matrix material, a so-called flow brake. The element is made of an elastic material. As a result, the flow of the matrix material is prevented by the cavity both in the region of the clamped fiber semi-finished product and in areas without fiber layers. This forms a uniform flow front, whereby a complete impregnation of the semifinished fiber with matrix material is process-reliable and reproducible. Moreover, in the field of fiber clamping, there is no impregnation of the semifinished fiber product. However, this is not relevant for the production of the fiber composite plastic part, since the element presses in a blending zone outside the working area on the semi-finished fiber product.

Günstig ist es, dass zumindest eines der Werkzeugteile eine Nut aufweist, in der das Element befestigt ist. Hierdurch wird ein ungewolltes Verrutschen des Elements beim Öffnen und Schließen der Urformvorrichtung verhindert. Das Element ist dabei in der Nut form- und/oder kraftschlüssig gehalten. Das Element kann als ein Profil beliebigen Querschnitts ausgeführt sein, vorzugsweise ist das Element als ein schlauch- oder stabförmiges Profil mit einem Kreis- oder Rechteckquerschnitt ausgeführt. Derartige Profile sind als Normteile leicht zu beziehen.It is favorable that at least one of the tool parts has a groove in which the element is fastened. As a result, an unwanted slippage of the element during opening and closing of the forming device is prevented. The element is positive and / or non-positive in the groove held. The element can be designed as a profile of any cross-section, preferably, the element is designed as a tubular or rod-shaped profile with a circular or rectangular cross-section. Such profiles are easy to obtain as standard parts.

Das Element ist aus einem elastischen Material hergestellt. Als besonders praktikabel hat sich die Verwendung von Silikon erwiesen, da an diesem Werkstoff nur wenige Arten des Matrixmaterials haften. Die Befestigung des Elements an dem Werkzeugteil ist vorzugsweise lösbar gestaltet. Hierdurch ist es möglich, das Element, insbesondere hinsichtlich Material und/oder Profilform, an das verwendete Faserhalbzeug anzupassen. Auch ein Materialwechsel oder vereinzelt eingebrachte Verstärkungen können ohne einen Wechsel der Elemente erfolgen. Als Faserhalbzeug kommen unter anderem Kohlenstoff-, Glas-, Aramid-, Basalt-, Metall- und/oder Textilfasern zum Einsatz. Die Fasern sind beispielsweise lose, gewirkt, gestrickt und/oder gelegt. Als Matrixmaterial bieten sich duroplastische und thermoplastische Kunststoffe wie Epoxidharze, Polyurethane, ungesättigte Polyesterharze, Polyamide und andere an.The element is made of an elastic material. The use of silicone has proven to be particularly practical since only a few types of matrix material adhere to this material. The attachment of the element to the tool part is preferably designed releasably. This makes it possible to adapt the element, in particular with regard to material and / or profile shape, to the semi-finished fiber used. Also, a change of material or occasionally introduced reinforcements can be done without a change of elements. Carbon fiber, glass, aramid, basalt, metal and / or textile fibers are used, inter alia, as semi-finished fiber products. The fibers are, for example, loose, knitted, knitted and / or laid. Thermoplastic and thermoplastic plastics such as epoxy resins, polyurethanes, unsaturated polyester resins, polyamides and others can be used as the matrix material.

Um eine hohe Dichtwirkung zu erzielen, ist es günstig, dass das Element beidseitig an den Werkzeugteilen dichtend anliegt. Dabei wird das Faserhalbzeug gegen ein Werkzeugteil gedrückt und in der Position gehalten. Hierdurch entfällt der Einsatz von Klebebändern zur Fixierung des Faserhalbzeugs an dem Werkzeugteil. Dies hat zum Vorteil, dass der Aufwand für die Reinigung der Werkzeugteile reduziert wird. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist es, dass das Element einerseits an einem Werkzeugteil und andererseits an einem weiteren Element dichtend anliegt. Hierdurch ist es möglich, das Faserhalbzeug zwischen zwei Elementen und somit beabstandet von den Oberflächen der Werkzeugteile in der Kavität zu halten.In order to achieve a high sealing effect, it is favorable that the element rests sealingly on both sides of the tool parts. The semi-finished fiber is pressed against a tool part and held in position. This eliminates the use of adhesive tapes for fixing the semi-finished fiber to the tool part. This has the advantage that the cost of cleaning the tool parts is reduced. An advantageous development of the invention is that the element rests sealingly on the one hand on a tool part and on the other hand on a further element. This makes it possible to hold the semifinished fiber product between two elements and thus spaced from the surfaces of the tool parts in the cavity.

Das Matrixmaterial durchströmt die Kavität in der Regel von einer Schmalseite zur anderen Schmalseite. Das Element ist dabei nur über einen Teil der Breite der Kavität erstreckt. Vorzugsweise ist das Element am Rand der Kavität, insbesondere im Verschnittbereich außerhalb des Nutzbereichs angeordnet. Hierdurch können besonders gut die in den Randbereichen mit wenig Faseranteil üblichen Runner, vorlaufende Strömungsfronten des Matrixmaterials, gemindert oder gänzlich verhindert werden.The matrix material usually flows through the cavity from one narrow side to the other narrow side. The element is only over a part of the width of the cavity extends. Preferably, the element is arranged on the edge of the cavity, in particular in the waste area outside the working area. As a result, the runners, leading flow fronts of the matrix material, which are usual in the edge regions with a low proportion of fibers, can be reduced or prevented altogether.

Die Wirkung als Fließbremse ist besonders gut, wenn das Element quer zur Strömungsrichtung des Matrixmaterials orientiert ist. So ist es möglich, die Fließfront des Matrixmaterials gezielt zu steuern und damit eine vollständige Durchtränkung des Faserhalbzeugs sicherzustellen. Dies ist insbesondere bei komplexen Geometrien des Faserverbundkunststoffteils vorteilhaft. Bei einem Faserverbundkunststoffteil mit einer großen Längenausdehnung in Strömungsrichtung sind in Strömungsrichtung des Matrixmaterials mehrere Elemente hintereinander in der Kavität angeordnet. So werden ungetränkte Bereiche im Faserhalbzeug vermieden und der Ausschuss verringert.The effect as a flow brake is particularly good when the element is oriented transversely to the flow direction of the matrix material. Thus, it is possible to control the flow front of the matrix material targeted and thus ensure complete saturation of the semifinished fiber product. This is particularly advantageous for complex geometries of the fiber composite plastic part. In the case of a fiber composite plastic part with a large longitudinal extent in the flow direction, a plurality of elements are arranged behind one another in the cavity in the flow direction of the matrix material. Unwashed areas in the semi-finished fiber are thus avoided and the rejects reduced.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.The object is further achieved by a method according to the features of claim 8. The subclaims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem beim Einbringen des Matrixmaterials in die Kavität das Faserhalbzeug mittels des Elements relativ zu den Werkzeugteilen unverschieblich gehalten wird. Durch die erfindungsgemäße Fließbremse, das Element, ist es einerseits möglich, das Faserhalbzeug, insbesondere beim Einbringen des Matrixmaterials, in Form und Position zu halten. Andererseits ermöglichen es die elastischen Elemente, dass die Fließfront des Matrixmaterials gezielt beeinflusst wird und so eine vollständige Durchtränkung und Einbettung des Faserhalbzeugs in das Matrixmaterial gewährleistet ist. Eines oder mehrere der Elemente werden dabei in Abhängigkeit der Anforderungen, insbesondere bezüglich der Geometrie der Werkzeugteile der Urformvorrichtung und der Eigenschaften der bei Matrixmaterial und Faserhalbzeug verwendeten Materialien, in den Werkzeugteilen angeordnet. Werden am Rand der Kavität mehrere Elemente hintereinander angeordnet, so ist es beispielsweise bei einer komplexen, langgestreckten Geometrie der Kavität möglich, die vor allem in den Randbereichen üblichen Runner zu unterdrücken. Hierdurch wird eine gleichmäßigere Fließfront über die gesamte Breite der Kavität herbeigeführt. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Elemente hat sich als besonders effektiv erwiesen bei einer Urformvorrichtung, die als ein Plattenwerkzeug zur Herstellung von plattenförmigen Faserverbundkunststoffteilen ausgeführt ist.Thus, according to the invention, a method is provided in which the semifinished fiber product is held immovably relative to the tool parts by means of the element when the matrix material is introduced into the cavity. By means of the flow brake according to the invention, the element, it is possible, on the one hand, to hold the semi-finished fiber product in shape and position, in particular when introducing the matrix material. On the other hand, the elastic elements allow the flow front of the matrix material to be influenced in a targeted manner, thus ensuring complete saturation and embedding of the semifinished fiber product into the matrix material. One or more of the elements are arranged in the tool parts depending on the requirements, in particular with regard to the geometry of the tool parts of the primary shaping device and the properties of the materials used in matrix material and semifinished fiber products. If several elements are arranged one behind the other at the edge of the cavity, it is possible, for example, in the case of a complex, elongated geometry of the cavity, to suppress the runners that are usual in the peripheral areas. As a result, a more uniform flow front over the entire width of the cavity is brought about. The use of the elements according to the invention has proved to be particularly effective in a primary forming device, which is designed as a plate tool for the production of plate-shaped fiber composite plastic parts.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, some of them are shown in the drawing and will be described below. This shows in

1 eine schematische Darstellung einer Urformvorrichtung mit Elementen in der Kavität; 1 a schematic representation of a prototype device with elements in the cavity;

2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts der in 1 dargestellten Urformvorrichtung in einer ersten Ausführungsform; 2 a schematic sectional view of a section of in 1 illustrated molding apparatus in a first embodiment;

3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der in 1 dargestellten Urformvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform; 3 a schematic representation of a section of in 1 illustrated molding apparatus in a second embodiment;

4 eine schematische Darstellung des Fließverhaltens in der Urformvorrichtung ohne Elemente; 4 a schematic representation of the flow behavior in the original molding device without elements;

5 eine schematische Darstellung des Fließverhaltens in der Urformvorrichtung mit Elementen. 5 a schematic representation of the flow behavior in the primary forming device with elements.

1 zeigt in einer Darstellung einer Urformvorrichtung 1 eine Draufsicht auf ein erstes Werkzeugteil 2 der Urformvorrichtung 1. An dem Werkzeugteil 2 ist ein Verteilkanal 3 für die Zuführung von Matrixmaterial in die Urformvorrichtung 1 angeordnet. Aus dem Verteilkanal 3 strömt das Matrixmaterial in die Kavität 4 der Urformvorrichtung 1. Die Kavität 4 hat eine Breite 16. Die Strömungsrichtung 8 des Matrixmaterials ist mittels mehrerer Pfeile angedeutet. Dabei bildet das Matrixmaterial eine über die gesamte Breite 16 der Urformvorrichtung 1 beziehungsweise der Kavität 4 erstreckte Fließfront 5 aus. An einer dem Verteilkanal 3 gegenüberliegenden Seite der Urformvorrichtung 1 ist ein Austritt 6 vorgesehen. Der Austritt 6 wird auch Steiger genannt und füllt sich mit dem Matrixmaterial, sobald die Fließfront 5 den Austritt 6 erreicht. Die Darstellung zeigt die Urformvorrichtung 1 während des Einbringens des Matrixmaterials in die Kavität 4. Dabei hat die mittels einer durchgezogenen Linie angedeutete Fließfront 5 zu einem frühen Zeitpunkt des Einbringens ungefähr das erste Drittel der Länge der Urformvorrichtung 1 erreicht. Weiterhin ist mittels einer unterbrochenen Linie die Lage der Fließfront 7 zu einem späteren Zeitpunkt des Einbringens dargestellt. 1 shows in a representation of a prototype device 1 a plan view of a first tool part 2 the original molding device 1 , At the tool part 2 is a distribution channel 3 for the feeding of matrix material into the primary shaping device 1 arranged. From the distribution channel 3 the matrix material flows into the cavity 4 the original molding device 1 , The cavity 4 has a width 16 , The flow direction 8th of the matrix material is indicated by means of several arrows. The matrix material forms over the entire width 16 the original molding device 1 or the cavity 4 extended flow front 5 out. At one of the distribution channel 3 opposite side of the prototype device 1 is an exit 6 intended. The exit 6 is also called Steiger and fills with the matrix material as soon as the flow front 5 the exit 6 reached. The illustration shows the prototype device 1 during the introduction of the matrix material into the cavity 4 , It has the indicated by a solid line flow front 5 at an early stage of insertion about the first third of the length of the primary forming device 1 reached. Furthermore, by means of a broken line the position of the flow front 7 presented at a later time of introduction.

An dem Werkzeugteil 2 sind am Rand der Kavität 4 mehrere Elemente 9 hintereinander angeordnet. Die Elemente 9 sind quer zur Strömungsrichtung 8 orientiert und sind für die Fließfront 5 eine Barriere, eine Fließbremse, welche die Ausbreitung der Fließfront 5 in Strömungsrichtung 8 behindert. Vor dem Einbringen des Matrixmaterials wurde auf das Werkzeugteil 2 ein Faserhalbzeug 10 aufgelegt und anschließend die Urformvorrichtung 1 geschlossen. Die Kavität 4 ist etwas breiter als der Zuschnitt des Faserhalbzeugs 10. So existiert am Rand der Kavität 4 ein faserfreier Bereich 11. Die Elastizität der Elemente 9 ermöglicht einen Ausgleich der Toleranzen im Übergang vom Faserhalbzeug 10 zum faserfreien Bereich 11. Dieser Übergang ist geprägt von unterschiedlichen Materialstärken des Faserhalbzeugs 10. Dies hat seine Ursache unter anderem in Toleranzen beim Zuschnitt und beim Positionieren des Faserhalbzeugs 10. Auch ein Materialwechsel oder vereinzelt eingebrachte Verstärkungen können ohne einen Wechsel der Elements erfolgen.At the tool part 2 are on the edge of the cavity 4 several elements 9 arranged one behind the other. The Elements 9 are transverse to the flow direction 8th oriented and are for the flow front 5 a barrier, a flow brake, which is the propagation of the flow front 5 in the flow direction 8th with special needs. Before the introduction of the matrix material was on the tool part 2 a semifinished fiber product 10 put on and then the Urformvorrichtung 1 closed. The cavity 4 is slightly wider than the blank of the semifinished fiber product 10 , So exists on the edge of the cavity 4 a fiber-free area 11 , The elasticity of the elements 9 allows compensation of tolerances in the transition from semi-finished fiber 10 to the fiber-free area 11 , This transition is characterized by different material thicknesses of the semifinished fiber product 10 , This is due, among other things, to tolerances in the cutting and positioning of the semifinished fiber product 10 , Even a change of material or occasionally introduced reinforcements can be done without a change of the element.

2 und 3 zeigen einen Ausschnitt der Urformvorrichtung 1 in einer entlang der in 1 gezeigten Ebene A-A geschnittenen Darstellung. Die Urformvorrichtung 1 umfasst ein erstes Werkzeugteil 2 und ein weiteres Werkzeugteil 12. Zum Schließen der Urformvorrichtung 1 werden die beiden Werkzeugteile 2, 12 in Richtung der Pfeile 15 aufeinander zu bewegt. Die Urformvorrichtung 1 ist im geschlossenen Zustand dargestellt, wobei zwischen den Werkzeugteilen 2, 12 ein Hohlraum, die Kavität 4, ausgebildet ist. In der Kavität 4 ist das Faserhalbzeug 10 angeordnet. Die Kavität 4 wird beim Einbringen des Matrixmaterials mit diesem gefüllt. 2 and 3 show a section of the prototype device 1 in one along the in 1 shown level AA cut representation. The original molding device 1 includes a first tool part 2 and another tool part 12 , To close the molding device 1 become the two tool parts 2 . 12 in the direction of the arrows 15 moved towards each other. The original molding device 1 is shown in the closed state, being between the tool parts 2 . 12 a cavity, the cavity 4 , is trained. In the cavity 4 is the semifinished fiber product 10 arranged. The cavity 4 is filled with the introduction of the matrix material with this.

2 zeigt eine erste Ausführungsform der Urformvorrichtung 1, bei der an einer der Kavität 4 zugewandten Oberfläche des Werkzeugteils 2 ein Element 9 lösbar festgelegt ist. Das Element 9 besteht aus einem elastischen Material, vorzugsweise einem Silikon. Das Element 9 ist ein Stabprofil mit einem runden Querschnitt und ist in einer Nut 14 des Werkzeugteils 2 befestigt. Die Erhebung 17 des Elements 9 oder die Erhebung 17 zuzüglich der Stärke des Faserhalbzeugs 10 ist größer als die lichte Innenhöhe 18 der Kavität. Beim Schließen der Urformvorrichtung 1 wird das Faserhalbzeug 10 mittels des Elements 9 gegen das weitere Werkzeugteil 12 gedrückt und so auch vor allem während des Einbringens des Matrixmaterials in seiner Lage fixiert und gehalten. 2 shows a first embodiment of the original molding apparatus 1 in the case of one of the cavity 4 facing surface of the tool part 2 an element 9 is releasably fixed. The element 9 consists of an elastic material, preferably a silicone. The element 9 is a bar profile with a round cross section and is in a groove 14 of the tool part 2 attached. The assessment 17 of the element 9 or the survey 17 plus the strength of the semifinished fiber product 10 is greater than the clear internal height 18 the cavity. When closing the prototype device 1 becomes the semifinished fiber product 10 by means of the element 9 against the other tool part 12 pressed and so also fixed and held, especially during the introduction of the matrix material in its position.

3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Urformvorrichtung 1. Bei dieser Ausführungsform sind an beiden Werkzeigteilen 2, 12 an einander zugeordneten Positionen jeweils ein Element 9 befestigt, sodass die Elemente 9 bei einer geschlossenen Urformvorrichtung 1 aufeinanderdrücken. Die Elemente 9 sind als schlauchförmige Hohlkörperprofile ausgeführt und werden jeweils in einer Nut 14 gehalten. 3 shows a second embodiment of the primary forming device 1 , In this embodiment are on both Werkzeigteilen 2 . 12 at each assigned positions one element each 9 attached so that the elements 9 in a closed original molding device 1 successive press. The Elements 9 are designed as tubular hollow body profiles and are each in a groove 14 held.

4 und 5 zeigen das Fließverhalten des Matrixmaterials in der Urformvorrichtung 1. Das Einbringen des Matrixmaterials in die Kavität 4 wird auch als Füllvorgang bezeichnet. Dabei ist die Fließfront 5 zu einem frühen Zeitpunkt des Einbringens mittels einer durchgezogenen Linie angedeutet. Die Fließfront 7 bei Erreichen des Austritts 6 zum Ende des Einbringens ist mittels einer unterbrochenen Linie dargestellt. 4 and 5 show the flow behavior of the matrix material in the primary shaping device 1 , The introduction of the matrix material into the cavity 4 is also called a filling process. Here is the flow front 5 indicated at an early stage of introduction by a solid line. The flow front 7 upon reaching the exit 6 to the end of the insertion is shown by a broken line.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Urformvorrichtung 1 ohne erfindungsgemäße Elemente 9. Dabei kommt es am Rand der Kavität 4, insbesondere im faserfreien Bereich 11, zu einer deutlich höheren Fließgeschwindigkeit als in der Mitte der Kavität 4. Dadurch bildet sich die Fließfront 5 konkav mit einem voreilenden Rand aus. Dies hat zur Folge, dass vor dem Austritt 6 eine Zone 13 entstehen kann, in der das Faserhalbzeug 10 nicht mit Matrixmaterial durchtränkt wird. Ein Faserverbundkunststoffteil mit einer Zone 13 fehlenden Matrixmaterials ist in der Regel Ausschuss. 4 shows a schematic representation of a primary forming device 1 without elements according to the invention 9 , It happens at the edge of the cavity 4 , especially in the fiber-free area 11 , at a much higher flow rate than in the middle of the cavity 4 , This forms the flow front 5 concave with a leading edge. As a result, before leaving 6 a zone 13 can arise in which the semi-finished fiber 10 is not impregnated with matrix material. A fiber composite plastic part with a zone 13 missing matrix material is usually reject.

5 zeigt eine schematische Darstellung der Urformvorrichtung 1 mit den erfindungsgemäßen Elementen 9. Durch die Elemente 9 wird das Fließverhalten des Matrixmaterials beeinflusst. Dabei wird ein Voreilen der Fließfront 5 am Rand der Kavität 4 verhindert. Die Fließfront 5 bildet eine konvexe bis lineare Form. Beim Erreichen des Austritts 6 ist das Faserhalbzeug 10 nahezu vollständig und gleichmäßig mit Matrixmaterial durchtränkt. 5 shows a schematic representation of the primary forming device 1 with the elements according to the invention 9 , Through the elements 9 the flow behavior of the matrix material is influenced. This is a lead of the flow front 5 at the edge of the cavity 4 prevented. The flow front 5 forms a convex to linear shape. Upon reaching the exit 6 is the semifinished fiber product 10 almost completely and uniformly soaked with matrix material.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Urformvorrichtungarchetype device
22
Werkzeugteiltool part
33
Verteilkanaldistribution channel
44
Kavitätcavity
55
Fließfrontflow front
66
Austritt (Steiger)Exit (Steiger)
77
Fließfrontflow front
88th
Strömungsrichtungflow direction
99
Elementelement
1010
FaserhalbzeugSemi-finished fiber
1111
Faserfreier BereichFiber-free area
1212
Werkzeugteiltool part
1313
ZoneZone
1414
Nutgroove
1515
Pfeilarrow
1616
Breitewidth
1717
Erhebungsurvey
1818
Innenhöheinterior height

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10238238 A1 [0005] DE 10238238 A1 [0005]

Claims (8)

Urformvorrichtung (1) umfassend mindestens zwei Werkzeugteile (2, 12), zwischen denen eine Kavität (4) zur Aufnahme eines Faserhalbzeugs (10) und eines Matrixmaterials ausgebildet ist, und mindestens ein Element (9), welches mit einem der Werkzeugteile (2, 12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Elements (9) ein in der Kavität (4) positioniertes Faserhalbzeug (10) relativ zu den Werkzeugteilen (2, 12) unbeweglich gehalten ist.Forming device ( 1 ) comprising at least two tool parts ( 2 . 12 ) between which a cavity ( 4 ) for receiving a semi-finished fiber product ( 10 ) and a matrix material, and at least one element ( 9 ), which with one of the tool parts ( 2 . 12 ), characterized in that by means of the element ( 9 ) in the cavity ( 4 ) positioned semifinished fiber product ( 10 ) relative to the tool parts ( 2 . 12 ) is held immovable. Urformvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (17) des Elements (9) oder die Erhebung (17) zuzüglich der Stärke des Faserhalbzeugs (10) größer ist als die lichte Innenhöhe (18) der Kavität (4).Forming device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the survey ( 17 ) of the element ( 9 ) or the survey ( 17 ) plus the strength of the semifinished fiber product ( 10 ) is greater than the inside clear height ( 18 ) of the cavity ( 4 ). Urformvorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eines der Werkzeugteile (2, 12) eine Nut (14) aufweist, in der das Element (9) befestigt ist.Forming device ( 1 ) according to claims 1 or 2, characterized in that the one of the tool parts ( 2 . 12 ) a groove ( 14 ) in which the element ( 9 ) is attached. Urformvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (9) an beiden Werkzeugteilen (2, 12) und/oder an einem Werkzeugteil (2) und an einem weiteren Element (9) dichtend anliegt.Forming device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the element ( 9 ) on both tool parts ( 2 . 12 ) and / or on a tool part ( 2 ) and on another element ( 9 ) sealingly. Urformvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (9) über einen Teil der Breite (16) der Kavität (4) erstreckt ist.Forming device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the element ( 9 ) over part of the width ( 16 ) of the cavity ( 4 ) is extended. Urformvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (9) am Rand der Kavität (4) und/oder an einer Zuschnittkante des Faserhalbzeugs (10) angeordnet ist und/oder quer zur Strömungsrichtung (8) des Matrixmaterials orientiert ist.Forming device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the element ( 9 ) at the edge of the cavity ( 4 ) and / or at a blank edge of the semifinished fiber product ( 10 ) is arranged and / or transversely to the flow direction ( 8th ) of the matrix material. Urformvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (8) des Matrixmaterials mehrere Elemente (9) hintereinander in der Kavität (4) angeordnet sind.Forming device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the flow direction ( 8th ) of the matrix material several elements ( 9 ) one behind the other in the cavity ( 4 ) are arranged. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundkunststoffteils, bei dem in zumindest einem ersten Werkzeugteil (2) ein Faserhalbzeug (10) positioniert wird, zumindest ein weiteres Werkzeugteil (12) eine Kavität (4) bildend mit dem zumindest ersten Werkzeugteil (2) verbunden wird und zugleich Elemente (9) in der Kavität (4) angeordnet werden, die Kavität (4) mit einem fließfähigen Matrixmaterial gefüllt wird, wobei sich während des Füllens eine Fließfront (5) einstellt und das Element (9) von dem Matrixmaterial turbulent umströmt wird, und wobei nach Verfestigung des Matrixmaterials das Faserverbundkunststoffteil den Werkzeugteilen entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen des Matrixmaterials in die Kavität (4) das Faserhalbzeug (10) mittels des Elements (9) relativ zu den Werkzeugteilen (2, 12) unverschieblich gehalten wird.Method for producing a fiber composite plastic part, in which at least one first tool part ( 2 ) a semi-finished fiber product ( 10 ), at least one further tool part ( 12 ) a cavity ( 4 ) forming with the at least first tool part ( 2 ) and at the same time elements ( 9 ) in the cavity ( 4 ), the cavity ( 4 ) is filled with a flowable matrix material, wherein during filling a flow front ( 5 ) and the element ( 9 ) is flowed around turbulently by the matrix material, and wherein after solidification of the matrix material, the fiber composite plastic part is removed from the tool parts, characterized in that when introducing the matrix material into the cavity ( 4 ) the semi-finished fiber product ( 10 ) by means of the element ( 9 ) relative to the tool parts ( 2 . 12 ) is held immovable.
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