DE102013009931A1 - Method and tool for producing a fiber composite component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils (10), mit den Schritten: Anordnen zumindest eines hülsenförmigen Verbindungselements (14) an einer Formhälfte (26) eines Werkzeugs (29); Überstülpen mehrerer Faserlagen (28, 36) über das an der Formhälfte (26) angeordnete Verbindungselement (14); Schließen des Werkzeugs (29) und Injizieren eines Harzes (38); Auswerfen des Faserverbundbauteils (10), welches das in die Faserlagen (28, 36) eingegossene Verbindungselement (14) umfasst, aus dem geöffneten Werkzeug (29); wobei das Verbindungselement (14) beim Anordnen in der Formhälfte (26) auf ein Fixierelement (27) des Werkzeugs (28) aufgesteckt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Werkzeug (29) zum Herstellen eines Faserverbundbauteils (10).The invention relates to a method for producing a fiber composite component (10), comprising the steps of: arranging at least one sleeve-shaped connecting element (14) on a mold half (26) of a tool (29); Slipping several fiber layers (28, 36) over the connecting element (14) arranged on the mold half (26); Closing the tool (29) and injecting a resin (38); Ejecting the fiber composite component (10), which comprises the connecting element (14) cast into the fiber layers (28, 36), from the opened tool (29); wherein the connecting element (14) is pushed onto a fixing element (27) of the tool (28) when it is arranged in the mold half (26). The invention also relates to a tool (29) for producing a fiber composite component (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Werkzeug zum Herstellen eines Faserverbundbauteils der in den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche angegebenen Art.The invention relates to a method and a tool for producing a fiber composite component specified in the preambles of the independent claims.

In Kraftwagen werden vermehrt Faserverbundbauteile zum Einsparen von Gewicht und zur Funktionsintegration eingesetzt. Häufig müssen an solchen Faserverbundbauteilen weitere Teile, wie beispielsweise Steuergeräte, Leitungssätze und dergleichen befestigt werden. Dabei ist es bekannt, entsprechende Anbindungspunkte nach der Herstellung der Faserverbundbauteile beispielsweise durch Einnietmuttern, metallische Einleger im Faserverbundbauteil und dergleichen auszubilden. Üblicherweise erfolgt dies durch eine nachträgliche, an den Herstellprozess des Faserverbundbauteils anschließende Zerspanung des Faserverbundbauteils, um beispielsweise Durchgangslöcher, Gewindelöcher oder dergleichen herzustellen. Eine derartige Nachbearbeitung der Faserverbundbauteile ist aufgrund eines relativ hohen Verschleißes von entsprechenden Schneid- und Fräswerkzeugen ziemlich zeitaufwändig und kostenintensiv.In motor vehicles, fiber composite components are increasingly being used to save weight and to integrate functions. Frequently, other parts, such as control units, wiring harnesses and the like must be attached to such fiber composite components. It is known to form corresponding connection points after the production of the fiber composite components, for example by riveting nuts, metallic inserts in the fiber composite component and the like. Usually this is done by a subsequent, subsequent to the manufacturing process of the fiber composite component machining the fiber composite component to produce, for example, through holes, threaded holes or the like. Such reworking of the fiber composite components is quite time consuming and costly due to a relatively high wear of corresponding cutting and milling tools.

Aus der DE 10 2011 013775 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils als bekannt zu entnehmen, bei welchem zunächst ein hülsenförmiges Verbindungselement an einer Formhälfte eines Werkzeugs angeordnet und anschließend mehrere Faserlagen über das an der Formhälfte angeordnete Verbindungselement übergestülpt werden. Anschließend wird das Werkzeug geschlossen und ein Harz injiziert. Nach der Aushärtung des Faserverbundbauteils, welches das in die Faserlagen eingegossene Verbindungselement umfasst, wird dieses aus dem geöffneten Werkzeug ausgeworfen. Dabei wird das hülsenförmige Verbindungselement nach dem Aushärten des Faserverbundmaterials von einem Grundkörper abgetrennt, so dass lediglich noch ein als Anbindungspunkt dienender Teil des Verbindungselements in dem Faserverbundbauteil verbleibt.From the DE 10 2011 013775 A1 a method for producing a fiber composite component is to be taken as known, in which first arranged a sleeve-shaped connecting element on a mold half of a tool and then slipped over several fiber layers over the arranged on the mold half connecting element. Then the tool is closed and a resin is injected. After curing of the fiber composite component, which comprises the cast-in fiber layers connecting element, this is ejected from the opened tool. In this case, the sleeve-shaped connecting element is separated after curing of the fiber composite material from a base body, so that only one serving as a connection point part of the connecting element remains in the fiber composite component.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie ein Werkzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchen eine vereinfachte Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einem integrierten hülsenförmigen Verbindungselement ermöglicht wird.It is the object of the present invention to provide a method and a tool of the type mentioned, by means of which a simplified production of a fiber composite component with an integrated sleeve-shaped connecting element is made possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch ein Werkzeug zum Herstellen eines Faserverbundbauteils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method and by a tool for producing a fiber composite component having the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Um eine vereinfachte Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einem darin integrierten hülsenförmigen Verbindungselement zu ermöglichen, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass das Verbindungselement beim Anordnen in der Form auf ein Fixierelement des Werkzeugs aufgesteckt wird. Im Gegensatz zu dem aus der DE 10 2011 013775 A1 bekannten Verfahren ist es somit nicht mehr erforderlich, das Verbindungselement nach dem Aushärten des Matrixmaterials des Faserverbundbauteils zu trennen, da das hülsenförmige Verbindungselement bereits mit seiner endgültigen Form während des Herstellprozesses des Faserverbundbauteils in dieses integriert wird. Eine gegebenenfalls aufwändige Trennung des Verbindungselements kann somit bei der Herstellung des Faserverbundbauteils entfallen, so dass eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Faserverbundbauteils mit dem integrierten Verbindungselement ermöglicht wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die Integration des hülsenförmigen Verbindungselements bereits während der Herstellung des Faserverbundbauteils ein besonders kostengünstiger und integrierter Anbindungspunkt für weitere Teile, welche an das Faserverbundbauteil angebaut bzw. angebracht werden sollen, bereitgestellt.In order to enable a simplified production of a fiber composite component with a sleeve-shaped connecting element integrated therein, it is provided in the method according to the invention that the connecting element is placed on a fixing element of the tool when arranged in the mold. In contrast to that from the DE 10 2011 013775 A1 known method, it is thus no longer necessary to separate the connecting element after curing of the matrix material of the fiber composite component, since the sleeve-shaped connecting element is already integrated with its final shape during the manufacturing process of the fiber composite component in this. An optionally complicated separation of the connecting element can thus be dispensed with in the production of the fiber composite component, so that a particularly simple and cost-effective production of the fiber composite component with the integrated connecting element is made possible. As a result of the method according to the invention, the integration of the sleeve-shaped connecting element during the production of the fiber composite component provides a particularly cost-effective and integrated connection point for further parts which are to be mounted or attached to the fiber composite component.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Faserverbundbauteil durch eine Auswerfbewegung des Fixierelements aus dem geöffneten Werkzeug ausgeworfen wird. Mit anderen Worten wird also das Fixierelement, auf welches das Verbindungselement beim Anordnen in der Form aufgesteckt wird, zusätzlich als Auswerfer verwendet, um das fertige Faserverbundbauteil aus dem Werkzeug zu befördern.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the fiber composite component is ejected by an ejection movement of the fixing from the open tool. In other words, therefore, the fixing element, to which the connecting element is plugged when arranged in the mold, additionally used as an ejector to convey the finished fiber composite component from the tool.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Faserlagen vor dem Anordnen in der Form mit jeweiligen Durchgangsöffnungen versehen und die Durchgangsöffnungen beim Anordnen der Faserlagen in der Form über das Verbindungselement gestülpt werden. Die trockenen bzw. imprägnierten Faserlagen können dadurch im Vorfeld des eigentlichen Herstellungsprozesses des Faserverbundbauteils auf besonders einfache Weise mit den Durchgangsöffnungen versehen werden, wobei die Faserlagen durch das Vorsehen der Durchgangsöffnungen besonders einfach über das Verbindungselement gestülpt werden können.A further advantageous embodiment of the invention provides that the fiber layers are provided with respective passage openings in the mold before being arranged in the mold, and the passage openings are placed over the connecting element when arranging the fiber layers in the mold. The dry or impregnated fiber layers can thereby be provided in a particularly simple manner with the passage openings in advance of the actual manufacturing process of the fiber composite component, wherein the fiber layers can be particularly easily slipped over the connecting element by providing the passage openings.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass zwischen die Faserlagen ein Schaumkern angeordnet wird, welcher ebenfalls über das an der Formhälfte angeordnete Verbindungselement gestülpt wird. Der Schaumkern kann dabei bereits ebenfalls im Vorfeld mit einer entsprechenden Durchgangsöffnung versehen werden, damit dieser auf besonders einfache Weise über das Verbindungselement gestülpt werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that between the fiber layers, a foam core is arranged, which is also placed over the arranged on the mold half connecting element. The foam core can already be provided in advance with a corresponding passage opening so that this is particularly simple Way can be slipped over the connecting element.

Das erfindungsgemäße Werkzeug zum Herstellen eines Faserverbundbauteils umfasst eine Formhälfte, in welcher ein hülsenförmiges Verbindungselement und mehrere Faserlagen anordenbar sind, eine Injektionseinrichtung zum Injizieren eines Harzes in das geschlossene Werkzeug sowie eine Auswerfereinrichtung zum Auswerfen des Faserverbundbauteils, welches das in die Faserlagen eingegossene Verbindungselement umfasst, aus dem Werkzeug. Das erfindungsgemäße Werkzeug zeichnet sich dabei dadurch aus, dass das Werkzeug ein Fixierelement umfasst, mittels welchem das Verbindungselement beim Anordnen in der Form fixierbar ist. Dadurch kann das in das Faserverbundbauteil einzugießende bzw. zu integrierende Verbindungselement während des Herstellvorgangs des Faserverbundbauteils sicher innerhalb der Form fixiert werden, wodurch eine positionsgenaue Integration des Verbindungselements innerhalb des Faserverbundbauteils sichergestellt werden kann.The tool according to the invention for producing a fiber composite component comprises a mold half, in which a sleeve-shaped connecting element and a plurality of fiber layers can be arranged, an injection device for injecting a resin into the closed mold and an ejector device for ejecting the fiber composite component, which comprises the molded into the fiber layers connecting element from the tool. The tool according to the invention is characterized in that the tool comprises a fixing element, by means of which the connecting element can be fixed when arranged in the mold. As a result, the connecting element to be inserted or to be integrated into the fiber composite component can be securely fixed within the mold during the manufacturing process of the fiber composite component, whereby a positionally accurate integration of the connecting element within the fiber composite component can be ensured.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugs ist es vorgesehen, dass das Fixierelement in einer Bohrung der Formhälfte zwischen einer Freigabeposition und einer Dichtposition bewegbar ist, wobei in der Dichtposition eine teilweise in eine Bohrung des Verbindungselements ragende Dichtung zum Abdichten des Verbindungselement vorgespannt und in der Freigabeposition entspannt ist. Darüber hinaus wird durch die vorgespannte Dichtung eine sichere Fixierung des Verbindungselements in seiner bestimmungsgemäßen Lage während der Herstellung des Faserverbundbauteils ermöglicht. Darüber hinaus wird durch das Vorsehen der Dichtung ein unerwünschter Eintritt von Harz während des Herstellprozesses des Faserverbundbauteils in das hülsenförmige Verbindungselement verhindert, so dass keine aufwendigen Nacharbeiten zum Freilegen einer Bohrung des hülsenförmigen Verbindungselements erforderlich sind.According to an advantageous embodiment of the tool according to the invention, it is provided that the fixing element in a bore of the mold half between a release position and a sealing position is movable, wherein in the sealing position a partially projecting into a bore of the connecting element seal for sealing the connecting element biased and in the release position is relaxed. In addition, a secure fixing of the connecting element in its intended position during manufacture of the fiber composite component is made possible by the prestressed seal. In addition, the provision of the seal prevents undesired entry of resin during the production process of the fiber composite component into the sleeve-shaped connecting element, so that no costly reworking to expose a bore of the sleeve-shaped connecting element is required.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Werkzeugs ist es vorgesehen, dass das Fixierelement in eine Auswurfposition zum Auswerfen des Faserverbundbauteils mitsamt dem darin eingegossenen Verbindungselement bewegbar ist. Das Fixierelement erfüllt somit eine doppelte Funktion, nämlich die positionsgenaue Fixierung des einzugießenden Verbindungselements innerhalb des Faserverbundbauteils während dessen Herstellung sowie eine Auswerferfunktion zum Auswerfen des hergestellten Faserverbundbauteils aus dem Werkzeug.In a further advantageous embodiment of the tool, it is provided that the fixing element is movable into an ejection position for ejecting the fiber composite component together with the connecting element cast therein. The fixing thus fulfills a dual function, namely the positionally accurate fixation of the zuzugießenden connecting element within the fiber composite component during its production and an ejector for ejecting the fiber composite component produced from the tool.

Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Werkzeugs vorgesehen, dass das Fixierelement in eine abgesenkte Position bewegbar ist, in welcher das Fixierelement vollständig aus dem in die Faserlagen eingegossenen und an der Formhälfte angeordneten Verbindungselement entfernt ist. Somit kann die Lage des Verbindungselements unabhängig von einer Entformungsrichtung des Faserverbundbauteils aus dem Werkzeug vorgesehen werden, da das Fixierelement in dem Werkzeug vollständig versenkt werden kann. Je nach Geometrie des Faserverbundbauteils bzw. des Werkzeugs kann somit eine entsprechend passende Entformungsrichtung gewählt werden.Finally, it is provided according to a further advantageous embodiment of the tool, that the fixing element is movable in a lowered position, in which the fixing element is completely removed from the cast in the fiber layers and arranged on the mold half connecting element. Thus, the position of the connecting element can be provided independently of a demolding of the fiber composite component from the tool, since the fixing element can be completely submerged in the tool. Depending on the geometry of the fiber composite component or the tool, a correspondingly appropriate demolding direction can thus be selected.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine Draufsicht auf ein als Rückwandmodul eines Kraftwagens ausgebildeten Faserverbundbauteils, welches eine Mehrzahl von Anbindungspunkten zur Befestigung von hier nicht dargestellten Steuergeräten und Leitungen aufweist; 1 a plan view of a formed as a rear wall module of a motor vehicle fiber composite component, which has a plurality of connection points for attachment of control devices and lines not shown here;

2 eine Perspektivansicht auf ein hülsenförmiges Verbindungselement, welches in das Faserverbundbauteil in den jeweiligen Anbindungspunkten integrierbar ist, um eine Befestigung von Anbauteilen zu ermöglichen; 2 a perspective view of a sleeve-shaped connecting element, which is integrable in the fiber composite component in the respective connection points to allow attachment of attachments;

3 eine Seitenschnittansicht des hülsenförmigen Verbindungselements; 3 a side sectional view of the sleeve-shaped connecting element;

4 eine Perspektivansicht auf eine schematisch dargestellte Formhälfte eines Werkzeugs, mittels welchem das Faserverbundbauteil herstellbar ist, wobei ein stiftförmig ausgebildetes Fixierelement an der Formhälfte vorgesehen ist; 4 a perspective view of a schematically illustrated mold half of a tool, by means of which the fiber composite component can be produced, wherein a pin-shaped fixing element is provided on the mold half;

5 eine weitere Perspektivansicht auf die Formhälfte des Werkzeugs, wobei das hülsenförmige Verbindungselement auf das Fixierelement aufgesteckt ist; 5 a further perspective view of the mold half of the tool, wherein the sleeve-shaped connecting element is attached to the fixing element;

6 eine weitere Perspektivansicht auf die Formhälfte des Werkzeugs, wobei eine Faserlage mit einer Durchgangsöffnung über das Verbindungselement gestülpt wird; 6 a further perspective view of the mold half of the tool, wherein a fiber layer is slipped over the connecting element with a through hole;

7 eine geschnittene Detailansicht der Formhälfte, wobei das hülsenförmige Verbindungselement über das Fixierelement gestülpt ist; 7 a sectional detail view of the mold half, wherein the sleeve-shaped connecting element is slipped over the fixing element;

8 eine weitere geschnittene Detailansicht der Formhälfte, wobei das Fixierelement in axialer Richtung derart verschoben ist, dass eine Dichtung zum Abdichten des hülsenförmigen Verbindungselements vorgespannt ist; 8th a further sectional detail view of the mold half, wherein the fixing element is displaced in the axial direction such that a seal for sealing the sleeve-shaped connecting element is biased;

9 eine Schnittansicht des Werkzeugs, wobei eine Faserlage, ein Schaumkern und eine weitere Faserlage über das hülsenförmige Verbindungselement gestülpt sowie ein Harz in das Werkzeug injiziert worden ist; 9 a sectional view of the tool, wherein a fiber layer, a foam core and another fiber layer has been placed over the sleeve-shaped connecting member and a resin has been injected into the tool;

10 eine weitere Schnittansicht des Werkzeugs, wobei das Faserverbundbauteil mitsamt dem darin eingegossenen Verbindungselement mittels des Fixierelements ausgeworfen wird; und in 10 a further sectional view of the tool, wherein the fiber composite component is ejected together with the molded therein connecting element by means of the fixing element; and in

11 eine Schnittansicht der Formhälfte des Werkzeugs sowie des Faserverbundbauteils, wobei das Fixierelement in der Formhälfte versenkt ist. 11 a sectional view of the mold half of the tool and the fiber composite component, wherein the fixing element is recessed in the mold half.

Ein als Rückwandmodul eines Kraftwagens ausgebildetes Faserverbundbauteil 10 ist in einer Draufsicht in 1 gezeigt. Ein solches Faserverbundbauteil 10 ist üblicherweise zwischen einer Rücksitzbank und einem dahinter liegenden Gepäckraum eines Kraftwagens angeordnet. Üblicherweise werden an dem Faserverbundbauteil 10 eine Mehrzahl von Teilen, beispielsweise in Form von Steuergeräten, Leitungssätzen und dergleichen angebracht. Dafür ist eine Vielzahl von Anbindungspunkten 12 an dem Faserverbundbauteil 10 vorgesehen, an welchen die Teile befestigt werden können.A fiber composite component designed as a rear wall module of a motor vehicle 10 is in a plan view in 1 shown. Such a fiber composite component 10 is usually arranged between a rear seat and a luggage compartment behind a motor vehicle. Usually, on the fiber composite component 10 a plurality of parts, for example in the form of control units, wiring sets and the like attached. There are a lot of connection points for that 12 on the fiber composite component 10 provided on which the parts can be attached.

In 2 ist ein hülsenförmiges Verbindungselement 14 gezeigt, welches in den jeweiligen Anbindungspunkten 12 des Faserverbundbauteils 10 integriert ist, so dass in einer Bohrung 16 des hülsenförmigen Verbindungselements 14 Befestigungselemente, beispielsweise in Form von Schrauben oder dergleichen, zur Anbringung von Steuergeräten, Leitungssätzen und dergleichen befestigt werden können.In 2 is a sleeve-shaped connecting element 14 shown which in the respective connection points 12 of the fiber composite component 10 is integrated, so that in a bore 16 the sleeve-shaped connecting element 14 Fixing elements, for example in the form of screws or the like, for attaching control devices, wiring harnesses and the like can be attached.

In 3 ist eine Seitenschnittansicht des hülsenförmigen Verbindungselements 14 gezeigt. Wie zu erkennen, ist die Bohrung 16 als vorgefertigtes Sackloch ausgebildet, wobei dieses mit oder ohne einem Gewinde ausgebildet sein kann. Des Weiteren weist das Verbindungselement 14 eine Fase 18 auf, welche die Integration des Verbindungselements 14 in das Faserverbundbauteil 10 erleichtert, worauf im späteren Verlauf noch eingegangen werden wird. Darüber hinaus ist ein Bund 20 vorgesehen, welcher während der Herstellung des Faserverbundbauteils 10 als Anlagefläche zur Aufnahme entsprechender Druckkräfte und zur Erhöhung bzw. Vergrößerung einer Klebefläche dient. Ferner wird durch die Ausgestaltung des Bunds 20 ein verbesserter Korrosionsschutz ermöglicht. Darüber hinaus weist das hülsenförmige Verbindungselement 14 einen Hinterschnitt 22 auf, welcher zur Erhöhung entsprechender Auszugskräfte dient, welche beim Auswerfen des Faserverbundbauteils 10 aus einem entsprechenden, hier nicht dargestellten Werkzeug 29 notwendig sind. Darüber hinaus kann die äußere Mantelfläche 24 des Verbindungselements 14 angeraut oder auch geriffelt sein, was ebenfalls zu einer Erhöhung der aufbringbaren Auszugskräfte dient.In 3 is a side sectional view of the sleeve-shaped connecting element 14 shown. As you can see, the hole is 16 designed as a prefabricated blind hole, which may be formed with or without a thread. Furthermore, the connecting element 14 a chamfer 18 on which the integration of the connecting element 14 in the fiber composite component 10 facilitated, which will be discussed later. In addition, a covenant 20 provided, which during the manufacture of the fiber composite component 10 serves as a contact surface for receiving corresponding compressive forces and for increasing or enlarging an adhesive surface. Furthermore, by the design of the federal government 20 an improved corrosion protection allows. In addition, the sleeve-shaped connecting element 14 an undercut 22 on, which serves to increase corresponding pull-out forces, which during ejection of the fiber composite component 10 from a corresponding tool, not shown here 29 necessary. In addition, the outer shell surface 24 of the connecting element 14 roughened or corrugated, which also serves to increase the attachable pull-out forces.

In 4 ist in einer schematischen Perspektivansicht eine Formhälfte 26 eines hier nicht dargestellten Werkzeugs 29 zum Herstellen des Faserverbundbauteils 10 gezeigt. An der Formhälfte 26 ist ein stiftförmiges Fixierelement 27 vorgesehen.In 4 is in a schematic perspective view of a mold half 26 a tool, not shown here 29 for producing the fiber composite component 10 shown. On the mold half 26 is a pin-shaped fixing element 27 intended.

In 5 ist wiederum in einer schematischen Darstellung die Formhälfte 26 dargestellt, wobei das hülsenförmige Verbindungselement 14 auf das Fixierelement 27 aufgesteckt ist.In 5 is again in a schematic representation of the mold half 26 shown, wherein the sleeve-shaped connecting element 14 on the fixing element 27 is plugged.

Nachfolgend wird anhand der 6 bis 11 ein Verfahren zum Herstellen des Faserverbundbauteils 10 erläutert. In 6 ist in einer schematischen Perspektivansicht die Formhälfte 26 mit dem auf das Fixierelement 27 aufgesteckten Verbindungselement 26 gezeigt. Eine Faserlage 28 mit einer darin ausgebildeten Durchgangsöffnung 30 wird mit ihrer Durchgangsöffnung 30 über das Verbindungselement 14 gestülpt und an der Formhälfte 26 angeordnet. Bei der Faserlage 28 kann es sich beispielsweise um eine aus Kohlenstofffasern, Glasfasern oder dergleichen ausgebildete vorimprägnierte Fasermatte handeln. Die Durchgangsöffnung 30 wird dabei im Vorfeld des Herstellungsprozesses des Faserverbundbauteils 10 in die vorimprägnierte und trockene Faserlage 28 eingebracht.The following is based on the 6 to 11 a method for producing the fiber composite component 10 explained. In 6 is a schematic perspective view of the mold half 26 with the on the fixing 27 plugged connection element 26 shown. A fiber layer 28 with a passage opening formed therein 30 is with its passage opening 30 over the connecting element 14 slipped and on the mold half 26 arranged. At the fiber layer 28 it may be, for example, a pre-impregnated fiber mat formed of carbon fibers, glass fibers or the like. The passage opening 30 is doing in advance of the manufacturing process of the fiber composite component 10 in the preimpregnated and dry fiber layer 28 brought in.

In 7 ist eine Seitenschnittansicht der Formhälfte 26 dargestellt, wobei das hülsenförmige Verbindungselement 14 über das Fixierelement 27 gestülpt ist. Im vorliegenden Fall ist das Fixierelement 27 in einer Freigabeposition dargestellt, in welcher eine Dichtung 30, welche beispielsweise als Gummidichtungsring ausgebildet sein kann, entspannt ist. Die Dichtung 30 ist dabei zwischen einer Führung 32, in welcher das Fixierelement 27 axial beweglich gehalten ist, und dem Fixierelement 27 angeordnet. Wie zu erkennen, ist zwischen dem Fixierelement 27 und der Führung 32 ein Luftspalt 34 vorhanden.In 7 is a side sectional view of the mold half 26 shown, wherein the sleeve-shaped connecting element 14 over the fixing element 27 is slipped. In the present case, the fixing element 27 shown in a release position in which a seal 30 , which may be formed for example as a rubber seal, is relaxed. The seal 30 is between a leadership 32 in which the fixing element 27 is held axially movable, and the fixing 27 arranged. As can be seen, is between the fixing 27 and the leadership 32 an air gap 34 available.

In 8 ist erneut die Formhälfte 26 in einer Schnittansicht gezeigt. Vorliegend ist das Fixierelement 27 in eine Dichtposition bewegt, wobei in der hier gezeigten Dichtposition die Dichtung 30, welche teilweise in die Bohrung 16 des Verbindungselements 14 ragt, zum Abdichten des Verbindungselements 14 vorgespannt ist. Im Gegensatz zu der Freigabeposition ist in der hier gezeigten Dichtposition kein Luftspalt 34 mehr vorhanden. Durch die axiale Stauchung der Dichtung 30 wird die Bohrung 16 gegenüber der Formhälfte 26 abgedichtet. Des Weiteren wird durch die Vorspannung der Dichtung 30 eine Fixierung des Fixierelements 27 an dem Verbindungselement 14 erzielt, so dass dieses sicher in der hier gezeigten Position gehalten wird. Darüber hinaus wird durch die vorgespannte Dichtung 30 eine Abdichtung der hier nicht näher bezeichneten Bohrung der Formhälfte 26, in welcher das Fixierelement 27 axial beweglich ist, erzielt.In 8th is again the mold half 26 shown in a sectional view. In the present case, the fixing element 27 moved in a sealing position, wherein in the sealing position shown here, the seal 30 . which partly into the hole 16 of the connecting element 14 protrudes, for sealing the connecting element 14 is biased. In contrast to the release position, there is no air gap in the sealing position shown here 34 more available. Due to the axial compression of the seal 30 becomes the hole 16 opposite the mold half 26 sealed. Furthermore, by the bias of the seal 30 a fixation of the fixing 27 on the connecting element 14 achieved, so that this is held securely in the position shown here. In addition, by the prestressed seal 30 a seal of unspecified here bore of the mold half 26 in which the fixing element 27 axially movable, achieved.

In 9 ist in einer Schnittdarstellung das Werkzeug 29 gezeigt, nachdem die bereits in 6 gezeigte Faserlage 28, ein Schaumkern 34 sowie eine weitere Faserlage 36 über das Verbindungselement 14 gestülpt worden sind. Ferner ist ein Harz 38 in das Werkzeug 29 injiziert worden, wodurch die Faserlagen 28, 36 sowie der Schaumkern 34 mit dem Harz 38 durchtränkt worden sind. Das Werkzeug 29 ist in einer geschlossenen Position gezeigt, wobei eine obere Formhälfte 40 in einer auf der oberen Faserlage 36 aufliegenden Stellung gezeigt ist.In 9 is in a sectional view the tool 29 shown after the already in 6 shown fiber layer 28 , a foam core 34 as well as another fiber layer 36 over the connecting element 14 have been put on. Further, a resin 38 in the tool 29 been injected, causing the fiber layers 28 . 36 as well as the foam core 34 with the resin 38 have been soaked. The tool 29 is shown in a closed position, with an upper mold half 40 in one on the upper fiber layer 36 lying position is shown.

Durch den bereits erwähnten Bund 20 des hülsenförmigen Verbindungselements 14 wird eine großflächige Abstützung des Verbindungselements 14 an der Formhälfte 26 ermöglicht, so dass eine besonders homogene Einleitung von hohen Druckkräften während der Herstellung des Faserverbundbauteils 10 ermöglicht wird. Durch den ebenfalls bereits erwähnten Hinterschnitt 22 wird, wie hier leicht zu erkennen, eine besonders gute Fixierung von insbesondere der Faserlage 28 an dem Verbindungselement 14 ermöglicht, so dass besonders hohe Auszugskräfte beim Auswerfen des Faserverbundbauteils 10 ermöglicht werden. Ferner wird wie hier zu erkennen durch die Fase 18 ein vereinfachtes Überstülpen der Faserlagen 28, 36 und des Schaumkerns 34 über die Hülse 14 ermöglicht.By the already mentioned covenant 20 the sleeve-shaped connecting element 14 becomes a large-scale support of the connecting element 14 on the mold half 26 allows, so that a particularly homogeneous introduction of high compressive forces during the manufacture of the fiber composite component 10 is possible. By the already mentioned undercut 22 is, as can be easily seen here, a particularly good fixation of particular fiber position 28 on the connecting element 14 allows, so that particularly high pull-out forces when ejecting the fiber composite component 10 be enabled. Furthermore, as can be seen here by the chamfer 18 a simplified slipping of the fiber layers 28 . 36 and the foam core 34 over the sleeve 14 allows.

In 10 ist das geöffnete Werkzeug 29 in einer Schnittansicht dargestellt. Sobald das injizierte Harz 38 ausgehärtet ist, wird die obere Formhälfte 40 geöffnet, so dass das Faserverbundbauteil 10 mitsamt dem darin eingegossenen Verbindungselement 14 ausgeworfen werden kann. Im vorliegend gezeigten Fall dient das Fixierelement 27 zusätzlich als Auswerfer, um das fertige Faserverbundbauteil 10 aus dem Werkzeug 29 auszuwerfen bzw. von der Formhälfte 26 wegzudrücken. Das Fixierelement 27 ist dabei wiederum in seine Freigabeposition bewegt, so dass die Dichtung 30 nicht mehr axial verspannt ist.In 10 is the open tool 29 shown in a sectional view. Once the injected resin 38 is cured, the upper mold half 40 opened so that the fiber composite component 10 together with the connecting element cast in it 14 can be ejected. In the case shown here, the fixing element serves 27 additionally as an ejector to the finished fiber composite component 10 from the tool 29 eject or from the mold half 26 push away. The fixing element 27 is in turn moved to its release position, so that the seal 30 no longer clamped axially.

In 11 ist eine alternative Ausführungsform des Werkzeugs 29 dargestellt, wobei das Fixierelement 27 in eine hier dargestellte abgesenkte Position bewegbar ist, in welcher das Fixierelement 27 vollständig aus dem in die Faserlagern 28, 36 und das Schaumstoffelement 34 eingegossene Verbindungselement 14 entfernt ist. Mit anderen Worten kann das Fixierelement 27 vollständig in der Formhälfte 26 versenkt werden, wodurch eine von der axialen Bewegungsrichtung des Fixierelements 27 verschiedene Entformungsrichtung des Faserverbundbauteils 10 aus dem Werkzeug 29 ermöglicht wird. In diesem Fall dient das Fixierelement 27 nicht als Auswerfer, so dass weitere hier nicht dargestellte Auswerfer zum Auswerfen des Faserverbundbauteils 10 aus dem Werkzeug 28 erforderlich sind.In 11 is an alternative embodiment of the tool 29 shown, wherein the fixing element 27 in a lowered position shown here is movable, in which the fixing element 27 completely out of that in the fiber bearings 28 . 36 and the foam element 34 cast-in connection element 14 is removed. In other words, the fixing element 27 completely in the mold half 26 be sunk, whereby one of the axial direction of movement of the fixing 27 different Entformungsrichtung the fiber composite component 10 from the tool 29 is possible. In this case, the fixing element is used 27 not as an ejector, so that more ejector not shown here for ejecting the fiber composite component 10 from the tool 28 required are.

Durch das erläuterte Verfahren und Werkzeug 29 kann auf besonders einfache und kostengünstige Weise ein Anbindungspunkt 12 in Form des hülsenförmigen Verbindungselements 14 bereits bei der Herstellung des Faserverbundbauteils 10 in dieses integriert werden. Somit können eine Vielzahl von Anbindungspunkten 12 an dem Faserverbundbauteil 10 mittels entsprechend integrierter Verbindungselemente 14 bei der Herstellung in das Faserverbundbauteil 10 integriert werden, bevor eine Infiltration mit Harz und Aushärtung erfolgt. Dadurch können die Kosten für die Vorsehung entsprechender Anbindungspunkte 12 enorm gesenkt werden. Das Vorsehen dieser hülsenförmigen Verbindungselemente 14 ist zudem besonders vorteilhaft hinsichtlich einer Vermeidung von Kontaktkorrosion, da keine freiliegenden Fasern, beispielsweise in Form von Kohlenstofffasern, in die Anbindungspunkte 12 ragen. Denn durch die Integration der Verbindungselemente 14 kann eine zerspanende Bearbeitung im Bereich der Anbindungspunkte 12 entfallen. Aufwändige Korrosionsschutzmaßnahmen zur Vermeidung von Kontaktkorrosion, beispielsweise an Schrauben an den Anbindungspunkten 12, sind somit nicht erforderlich.Through the explained method and tool 29 can be a connection point in a particularly simple and cost-effective way 12 in the form of the sleeve-shaped connecting element 14 already in the production of the fiber composite component 10 be integrated into this. Thus, a variety of connection points 12 on the fiber composite component 10 by means of correspondingly integrated connecting elements 14 during production in the fiber composite component 10 be integrated before infiltration with resin and curing takes place. As a result, the costs for the provision of appropriate connection points 12 be lowered enormously. The provision of these sleeve-shaped connecting elements 14 is also particularly advantageous in terms of avoiding contact corrosion, since no exposed fibers, for example in the form of carbon fibers, in the connection points 12 protrude. Because of the integration of the connecting elements 14 can be a machining operation in the field of connection points 12 omitted. Elaborate corrosion protection measures to avoid contact corrosion, for example on screws at the connection points 12 , are therefore not required.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011013775 A1 [0003, 0006] DE 102011013775 A1 [0003, 0006]

Claims (8)

Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundbauteils (10), mit den Schritten: – Anordnen zumindest eines hülsenförmigen Verbindungselements (14) an einer Formhälfte (26) eines Werkzeugs (29); – Überstülpen mehrerer Faserlagen (28, 36) über das an der Formhälfte (26) angeordnete Verbindungselement (14); – Schließen des Werkzeugs (29) und Injizieren eines Harzes (38); – Auswerfen des Faserverbundbauteils (10), welches das in die Faserlagen (28, 36) eingegossene Verbindungselement (14) umfasst, aus dem geöffneten Werkzeug (29); dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (14) beim Anordnen in der Formhälfte (26) auf ein Fixierelement (27) des Werkzeugs (28) aufgesteckt wird.Method for producing a fiber composite component ( 10 ), comprising the steps of: - arranging at least one sleeve-shaped connecting element ( 14 ) on a mold half ( 26 ) of a tool ( 29 ); - Slipping several fiber layers ( 28 . 36 ) over the on the mold half ( 26 ) arranged connecting element ( 14 ); - Close the tool ( 29 ) and injecting a resin ( 38 ); - Ejecting the fiber composite component ( 10 ), which in the fiber layers ( 28 . 36 ) cast-in connection element ( 14 ), from the opened tool ( 29 ); characterized in that the connecting element ( 14 ) when placed in the mold half ( 26 ) to a fixing element ( 27 ) of the tool ( 28 ) is plugged. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserverbundbauteil (10) durch eine Auswerfbewegung des Fixierelements (27) aus dem geöffneten Werkzeug (29) ausgeworfen wird.A method according to claim 1, characterized in that the fiber composite component ( 10 ) by an ejection movement of the fixing element ( 27 ) from the open tool ( 29 ) is ejected. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlagen (28, 36) vor dem Anordnen in der Formhälfte (26) mit jeweiligen Durchgangsöffnungen (30) versehen und die Durchgangsöffnungen (30) beim Anordnen der Faserlagen (28, 36) in der Formhälfte (26) über das Verbindungselement (14) gestülpt werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber layers ( 28 . 36 ) before placing in the mold half ( 26 ) with respective passage openings ( 30 ) and the passage openings ( 30 ) when arranging the fiber layers ( 28 . 36 ) in the mold half ( 26 ) via the connecting element ( 14 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Faserlagen (28, 36) ein Schaumkern (34) angeordnet wird, welcher ebenfalls über das an der Formhälfte (26) angeordnete Verbindungselement (14) gestülpt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that between the fiber layers ( 28 . 36 ) a foam core ( 34 ), which also via the on the mold half ( 26 ) arranged connecting element ( 14 ) is put over. Werkzeug (29) zum Herstellen eines Faserverbundbauteils (10), mit – einer Formhälfte (26), in welcher ein hülsenförmiges Verbindungselement (14) und mehrere Faserlagern (28, 36) anordenbar sind; – einer Injektionseinrichtung zum Injizieren eines Harzes (38) in das geschlossene Werkzeug (29); – einer Auswerfereinrichtung zum Auswerfen des Faserverbundbauteils (10), welches das in die Faserlagen (28, 36) eingegossene Verbindungselement (14) umfasst, aus dem Werkzeug (29); dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (29) ein Fixierelement (27) umfasst, mittels welchem das Verbindungselement (14) beim Anordnen in der Formhälfte (26) fixierbar ist.Tool ( 29 ) for producing a fiber composite component ( 10 ), with - a mold half ( 26 ), in which a sleeve-shaped connecting element ( 14 ) and several fiber bearings ( 28 . 36 ) can be arranged; An injection device for injecting a resin ( 38 ) into the closed tool ( 29 ); - An ejector device for ejecting the fiber composite component ( 10 ), which in the fiber layers ( 28 . 36 ) cast-in connection element ( 14 ), from the tool ( 29 ); characterized in that the tool ( 29 ) a fixing element ( 27 ), by means of which the connecting element ( 14 ) when placed in the mold half ( 26 ) is fixable. Werkzeug (29) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (27) in einer Bohrung der Formhälfte (26) zwischen einer Freigabeposition und einer Dichtposition bewegbar ist, wobei in der Dichtposition eine teilweise in eine Bohrung (16) des Verbindungselements (14) ragende Dichtung (30) zum Abdichten des Verbindungselements (14) vorgespannt und in der Freigabeposition entspannt ist.Tool ( 29 ) according to claim 5, characterized in that the fixing element ( 27 ) in a bore of the mold half ( 26 ) is movable between a release position and a sealing position, wherein in the sealing position a partially into a bore ( 16 ) of the connecting element ( 14 ) protruding seal ( 30 ) for sealing the connecting element ( 14 ) and relaxed in the release position. Werkzeug (29) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (27) in eine Auswurfposition zum Auswerfen des Faserverbundbauteils (10) mitsamt dem darin eingegossenen Verbindungselement (14) bewegbar ist.Tool ( 29 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the fixing element ( 27 ) in an ejection position for ejecting the fiber composite component ( 10 ) together with the connecting element (FIG. 14 ) is movable. Werkzeug (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (27) in eine abgesenkte Position bewegbar ist, in welcher das Fixierelement (27) vollständig aus dem in die Faserlagen (28, 36) eingegossenen und an der Formhälfte (26) angeordneten Verbindungselement (14) entfernt ist.Tool ( 29 ) According to one of the preceding claims, characterized in that the fixing element ( 27 ) is movable in a lowered position, in which the fixing element ( 27 ) completely out of the fiber layers ( 28 . 36 ) and on the mold half ( 26 ) arranged connecting element ( 14 ) is removed.
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