DE102015114777A1

DE102015114777A1 - Method, control means and mold for producing a fiber-reinforced plastic component

Info

Publication number: DE102015114777A1
Application number: DE102015114777.7A
Authority: DE
Inventors: Matthias Graf
Original assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2017-03-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Steuermittel und ein Formwerkzeug zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus. a) Einlegen einer Faser-Vorform (3) in eine offene Stellung (A) eines Formwerkzeuges (2) mit mindestens zwei zueinander verfahrbaren Werkzeugteilen (4, 6) eines Formwerkzeuges (2), b) Verfahren der Werkzeugteile (4, 6) in eine Injektionsstellung (C) zur Bildung einer gegenüber der Umwelt abgedichteten Kavität, wobei die Kavität größer ist als die notwendige Kavität für das zu fertigende Kunststoffbauteil (1), c) Injizieren von Harz in die Kavität mittels einer Injektionsvorrichtung (11) über zumindest einen Injektionsanschlusses (7), wobei die Menge des Harzes größer ist als die notwendige Menge an Harz für das zu fertigende Kunststoffbauteil (1), d) Verfahren von zumindest einem der Werkzeugteile (4, 6) in eine Endstellung (D) zur Bildung einer Kavität, die dem zu fertigen Kunststoffbauteil (1) entspricht und zeitgleiches Auspressen von überschüssigem Harz aus der Kavität über zumindest einen Harzauslass (8) und e) Aushärten des Kunststoffbauteils (1) in dem Formwerkzeug (2) und Entformen durch Verfahren zumindest eines Werkzeugteils (4, 6) in die offene Stellung (A).The present invention relates to a method, a control means and a mold for producing a fiber-reinforced plastic component. A method according to the invention is characterized by the following method steps. a) inserting a fiber preform (3) in an open position (A) of a molding tool (2) with at least two mutually movable tool parts (4, 6) of a molding tool (2), b) moving the tool parts (4, 6) in an injection position (C) for forming a sealed cavity with respect to the environment, wherein the cavity is larger than the necessary cavity for the plastic component to be manufactured (1), c) injecting resin into the cavity by means of an injection device (11) via at least one injection port (7) wherein the amount of the resin is greater than the necessary amount of resin for the plastic component (1) to be manufactured, d) moving at least one of the tool parts (4, 6) into an end position (D) to form a cavity, which corresponds to the finished plastic component (1) and simultaneous extrusion of excess resin from the cavity via at least one resin outlet (8) and e) curing of the plastic component (1) in the mold tool (2) and demolding by moving at least one tool part (4, 6) in the open position (A).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils nach den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Erfindung betrifft weiter ein Steuermittel zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 14. Weiter betrifft die Erfindung ein Formwerkzeug zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 19.The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced plastic component according to the features of claim 1. The invention further relates to a control means for producing a fiber-reinforced plastic component according to the preamble of claim 14. Further, the invention relates to a mold for producing a fiber-reinforced plastic component according to the preamble of claim 19.

Für die Herstellung insbesondere von faserverstärkten Kunststoffbauteilen (Faserverbundbauteile) und insbesondere von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffbauteilen (CFK-Bauteile) ist unter anderem das Resin-Transfer-Moulding-Verfahren (RTM-Verfahren) bekannt. Die Herstellung eines Faserverbundbauteils mittels dieses Verfahrens erfolgt im industriellen Einsatz mittlerweile auch in Großserien.For the production of in particular fiber-reinforced plastic components (fiber composite components) and in particular of carbon fiber reinforced plastic components (CFRP components), inter alia, the resin transfer molding process (RTM process) is known. The production of a fiber composite component by means of this method is now also used in industrial applications in large series.

In einem ersten Prozessschritt, dem so genannten Vorform- oder Preform-Prozess, werden die Faser-Halbzeuge, die als mehrschichtiges Gewebe oder Gelege zugeschnittener Faser-Matten hergestellt und bei Bedarf umgeformt, so dass sie bereits annähernd die Geometrie des zu fertigenden Verbundbauteils besitzen. Die einzelnen Faser-Matten der Faser-Halbzeuge weisen neben den Faser-Matten selbst in der Regel auch einen Binder auf, der klebstoffartige Eigenschaften besitzt. Der Binder bewirkt eine Vorverfestigung der einzelnen Faser-Matten untereinander und damit der vorgeformten Faser-Vorform (des Preformlings), damit diese formstabil den nachfolgenden Prozessen zugeführt werden kann. Die Faser-Vorform kann auch nur Preform genannt werden.In a first process step, the so-called preforming or preforming process, the fiber semifinished products, which are fabricated as multi-layer fabric or scrim tailored fiber mats and formed if necessary, so that they already have approximately the geometry of the composite component to be manufactured. The individual fiber mats of the fiber semi-finished products generally have, in addition to the fiber mats, also a binder which has adhesive-like properties. The binder causes a pre-consolidation of the individual fiber mats with each other and thus the preformed fiber preform (of the preform), so that it can be fed dimensionally stable to the subsequent processes. The fiber preform can also be called just preform.

In einem nachfolgenden zweiten Prozessschritt, dem eigentlichen RTM-Prozess (engl.: Resin Transfer Molding), wird die Faser-Vorform in eine vorzugsweise gereinigte und eingetrennte, d. h. mit einem Antihaftmittel beschichtete Kavität eines Formwerkzeuges eingelegt. Das in der Regel zweiteilige Formwerkzeug wird daraufhin mittels einer Presse geschlossen und ein Harzsystem (Matrix) in die Kavität des Formwerkzeugs injiziert, wobei es als Matrixwerkstoff die Faserstruktur der Faser-Vorform durchdringt und die Fasern einschließt. Nach dem Aushärten des Harzsystems kann die so erhaltene Endform des faserverstärkten Kunststoffbauteils entformt werden.In a subsequent second process step, the actual RTM process (Resin Transfer Molding), the fiber preform is in a preferably purified and separated, d. H. inserted with an anti-adhesive coated cavity of a mold. The usually two-part mold is then closed by means of a press and a resin system (matrix) injected into the cavity of the mold, wherein it penetrates as a matrix material, the fiber structure of the fiber preform and includes the fibers. After curing of the resin system, the final shape of the fiber-reinforced plastic component thus obtained can be removed from the mold.

Um bei der Injektion des Harzes, zur Infiltrierung der Faser-Vorform, das Werkzeug dicht geschlossen zu halten, befindet sich zwischen Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil gewöhnlich eine Elastomerdichtung und/oder Tauchkanten.In order to keep the tool tightly closed during injection of the resin, for infiltration of the fiber preform, an elastomeric seal and / or dipping edges is usually located between the tool top and the tool base.

Faserverstärkte Kunststoffbauteile werden auch im Direktverfahren hergestellt, das heißt ohne Vorschalten eines Prozessschrittes, mit dem eine Vorform erzeugt wird. Die Verfahrensschritte und die technologischen Probleme sind im Wesentlichen dieselben.Fiber-reinforced plastic components are also produced by direct processes, that is to say without pre-switching a process step with which a preform is produced. The process steps and the technological problems are essentially the same.

Hohe Kavitätsdrücke von beispielsweise 35 bis zu 100 bar sind heutigen sogenannten Hochdruck-RTM-Verfahren (HD-RTM; engl.: H(igh)P(ressure)-RTM) eigen, welche sich auf die Herstellung von insbesondere faserverstärkten Kunststoffbauteilen wie Hochleistungsfaserverbundwerkstoffen mittels einer schnellstmöglichen Harzinjektion bei vollständiger Imprägnierung der textilen Faserverstärkungsstrukturen durch die Verwendung hochreaktiver Harzsysteme konzentrieren. Hieraus ergibt sich eine drastische Reduzierung der bisher üblichen Zykluszeiten. Zur homogenen Vermischung von hochreaktiven Harz- und Härterkomponenten wird eine Hochdruck-RTM-Anlage eingesetzt. Man unterscheidet dabei zwischen einem Kompressions-RTM-Verfahren (CRTM) und Injektion-RTM-Verfahren (IRTM).High cavity pressures of, for example, 35 to 100 bar are inherent in today's so-called high-pressure RTM (HD-RTM) processes, which are based on the production of, in particular, fiber-reinforced plastic components such as high-performance fiber composites focus on the fastest possible resin injection with complete impregnation of the textile fiber reinforcement structures through the use of highly reactive resin systems. This results in a drastic reduction of the usual cycle times. For homogeneous mixing of highly reactive resin and hardener components, a high-pressure RTM system is used. A distinction is made between a compression RTM method (CRTM) and an injection RTM method (IRTM).

Im CRTM Prozess wird das Harz in eine definiert (gering) geöffnete, eine Faser-Vorform beinhaltende, Werkzeugform injiziert. Nach dem Injektionsvorgang wird die Werkzeugform geschlossen und die Faser-Vorform auf Grund des aus den Schließkräften der Hydraulikpresse resultierenden hohen Werkzeuginnendrucks sowohl verdichtet als auch gleichzeitig imprägniert. Dabei wird genau die notwendige Menge an Harz in die Form eingefüllt, die notwendig ist das Bauteil herzustellen, zzgl. etwaiger Besäumkanten. Bein einem Druck von über 50 bar oder mehr im Werkzeug spricht man von HP-CRTM.In the CRTM process, the resin is injected into a defined (low) open mold containing a fiber preform. After the injection process, the mold is closed and the fiber preform due to the resulting from the closing forces of the hydraulic press high mold cavity pressure both compressed and simultaneously impregnated. In this case, exactly the necessary amount of resin is filled into the mold, which is necessary to produce the component, plus any Besäumkanten. At a pressure of more than 50 bar or more in the mold we speak of HP-CRTM.

Im (HP-)IRTM Verfahren wird die Faser-Vorform, welche sich bereits in einer komplett geschlossenen Werkzeugform befindet, durch einen signifikant hohen Harzinjektionsdruck (von beispielsweise 35 bar oder mehr) imprägniert. Der hohe Injektionsdruck soll zu einer zeitlichen Verkürzung der Imprägnierungsphase führen.In the (HP) IRTM process, the fiber preform, which is already in a completely closed mold, is impregnated by a significantly high resin injection pressure (eg 35 bar or more). The high injection pressure should lead to a shortening of the impregnation phase.

Aus dem Stand der Technik sind Formwerkzeuge, Steuermittel, Verfahren und Anlagen zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen bekannt. Aus der DE 10 2012 110 354 A1 ist unter anderem ein Formwerkzeug und ein bevorzugtes Verfahren zur Durchführung eines HP-CRTM-Verfahrens bekannt geworden, dass für die Evakuierung der Kavität einen doppelten Dichtungssatz vorsieht, der nach der Evakuierung und vor der Injektion des Harzes in die Kavität den Vakuumanschluss von der Kavität abdichtet.Forming tools, control means, methods and equipment for the production of fiber-reinforced plastic components are known from the prior art. From the DE 10 2012 110 354 A1 Amongst other things, a mold and a preferred method of performing an HP-CR ™ process have been disclosed that provide for the evacuation of the cavity a double seal set that seals the vacuum port from the cavity after evacuation and prior to injection of the resin into the cavity ,

Die DE 10 2011 051 391 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Durchführung eines IRTM-Verfahrens zur Herstellung, wobei die Vorrichtung eine Injektionseinheit und ein mit einem Formenhohlraum versehenes schließbares Werkzeug aufweist und die Injektionseinheit an das Werkzeug koppelbar ist, derart, dass ein Injektionsharz in das Werkzeug einbringbar ist, wobei das Werkzeug wenigstens einen mittels einer Harzflussschließeinheit schließbaren und mit dem Formenhohlraum verbundenen Harzausgang aufweist, aus welchem nach dem Füllen der Form Injektionsharz austreten kann.The DE 10 2011 051 391 A1 describes an apparatus for performing an IRTM method of manufacture, wherein the apparatus an injection unit and a mold cavity provided with a closable tool and the injection unit is coupled to the tool, such that an injection resin is introduced into the tool, the tool having at least one closable by means of a Harzflußschließeinheit and connected to the mold cavity resin exit, from which after filling the mold injection resin can escape.

Die DE 10 2005 053 691 A1 befasst sich mit einem Werkzeug für ein IRTM-Verfahren, welches Werkzeug eine Kavität, eine Harzfalle, und einen Übergangsbereich aufweist, wobei die Harzfalle in das Werkzeug integriert ist, und wobei der Übergangsbereich derart eingerichtet ist, dass mittels ihm eine Verbindung zwischen der Kavität und der Harzfalle innerhalb des Werkzeuges herstellbar ist.The DE 10 2005 053 691 A1 is concerned with a tool for an IRTM method, which tool has a cavity, a resin trap, and a transition region, wherein the resin trap is integrated into the tool, and wherein the transition region is arranged such that by means of a connection between the cavity and the resin trap can be produced within the tool.

Alle RTM-Verfahren, insbesondere das IRTM und das CRTM haben zum Vorteil:

• Kurze Injektions- und Imprägnierungszeiten unter Hochdruck;
• Kurze Taktzeiten durch die Verwendung von hochreaktiven Harzsystemen;
• Ökonomisch und ökologisch effizienter Verarbeitungsprozess, da mit keinen oder sehr geringen Harzüberschüssen gearbeitet wird;
• Schaffung eines optimierten Harz-Faser-Verhältnisses im Kunststoffformteil, insbesondere für den Leichtbau.

All RTM methods, in particular the IRTM and the CRTM, have the advantage:

• Short injection and impregnation times under high pressure;
• Short cycle times through the use of highly reactive resin systems;
• Economically and ecologically efficient processing, as it works with no or very little resin surplus;
• Creating an optimized resin-fiber ratio in the plastic molding, especially for lightweight construction.

Allerdings hat jedes genannte Verfahren auch spezifische Nachteile. Beim IRTM-Verfahren müssen die Injektionswerkzeuge für das injizieren und insbesondere für das Nachdrücken an der aufgefüllten Kavität sehr steif ausgelegt werden. Werden Drücke von mehr als 50 bar verlangt, verschleißen diese Injektionswerkzeuge über die Gebühr schnell und müssen öfters gewartet und ausgetauscht werden. Auch besteht bei diesen hohen Drücken auch die Gefahr, dass sich im Bereich des Harzeinlaufes in die Kavität das Gewebe über Gebühr verschiebt. Beim CRTM-Verfahren kann es vorkommen, dass die Menge an eingebrachtem Harz zu hoch oder zu gering ist. Beides bringt Nachteile mit sich, wie Lunker-Bildung oder fehlende Maßhaltigkeit des Formwerkzeuges während dem Imprägnieren des Gewebes beim Verfahren der Formwerkzeugteile in die finale Endstellung. Eine Harzfalle innerhalb eines Werkzeuges unterliegt einem hohen Verschleiß am Übergang von der Kavität in die Harzfalle und benötigt regelmäßige Nachbearbeitung. Weiter sind diese regelungstechnisch bedenklich, da das Nachdrücken verfahrenstechnisch aufwendig ist. Erschwerend kommt hinzu, dass das Harz in der Harzfalle ausgehärtet wird und somit nicht mehr direkt verwendbar ist und die Kosten erhöht. Auch die notwendigen Nacharbeiten am Endprodukt gestalten sich aufwendiger. Schließlich ist ein Werkzeug mit einer Harzfalle nur bedingt oder gar nicht geeignet ein HP-RTM-Verfahren umzusetzen, da das Werkzeug durch die Harzfalle in seiner Steifigkeit geschwächt ist und den notwendigen Drücken nicht standhalten kann. Somit leidet hier die Maßhaltigkeit des Produktes.However, each mentioned method also has specific disadvantages. With the IRTM method, the injection tools must be designed to be very rigid for injecting and, in particular, for pressing against the filled cavity. If pressures of more than 50 bar are required, these injection tools will quickly wear out over the charge and must be frequently serviced and replaced. Also, at these high pressures there is also the danger that the tissue will shift excessively in the area of the resin inlet into the cavity. In the CRTM process, the amount of resin introduced may be too high or too low. Both disadvantages, such as voids formation or lack of dimensional accuracy of the mold during the impregnation of the fabric in the process of the mold parts in the final final position. A Harzfalle within a tool is subject to high wear at the transition from the cavity into the resin trap and requires regular post-processing. Furthermore, these are technically questionable from the control point of view, because the reprinting is technically complex. To make matters worse, that the resin is cured in the resin trap and thus is no longer directly usable and increases the cost. The necessary reworking of the final product is also more complicated. Finally, a tool with a resin trap is only partially or not at all suitable to implement a HP-RTM process, since the tool is weakened by the resin trap in its rigidity and the necessary pressures can not withstand. Thus, the dimensional stability of the product suffers here.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren, Steuermittel und Formwerkzeug zu schaffen, welche die Vorteile der RTM-Verfahren und insbesondere der Hochdruck-RTM-Verfahren (HP-RTM) gleichermaßen wirtschaftlich nutzen kann wie tauglich ist für automatisierte Großserienprozesse und dabei die oben genannten Nachteile vermeidet.It is an object of the present invention to provide a method, control and molding tool which is improved over the prior art and which can use the advantages of the RTM methods and in particular the high-pressure RTM methods (HP-RTM) equally economically as is suitable for Automated mass production processes while avoiding the above-mentioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst:

– Einlegen einer Faser-Vorform in eine offene Stellung A eines Formwerkzeuges mit mindestens zwei zueinander verfahrbaren Werkzeugteilen eines Formwerkzeuges,
– Verfahren der Werkzeugteile in eine Injektionsstellung zur Bildung einer gegenüber der Umwelt abgedichteten Kavität, wobei die Kavität größer ist als die notwendige Kavität für das zu fertigende Kunststoffbauteil,
– Injizieren von Harz in die Kavität mittels einer Injektionsvorrichtung über zumindest einen Injektionsanschlusses, wobei die Menge des Harzes größer ist als die notwendige Menge an Harz für das zu fertigende Kunststoffbauteil,
– Verfahren von zumindest einem der Werkzeugteile in eine Endstellung zur Bildung einer Kavität, die dem zu fertigen Kunststoffbauteil entspricht und zeitgleiches Auspressen von überschüssigem Harz aus der Kavität über zumindest einen Harzauslass und
– Aushärten des Kunststoffbauteils in dem Formwerkzeug und Entformen durch Verfahren zumindest eines Werkzeugteils in die offene Stellung.

This task is solved for the method by the following method steps:

Inserting a fiber preform into an open position A of a molding tool with at least two mutually movable tool parts of a molding tool,
Moving the tool parts into an injection position to form a cavity sealed from the environment, the cavity being larger than the necessary cavity for the plastic component to be manufactured,
Injecting resin into the cavity by means of an injection device via at least one injection port, wherein the amount of the resin is greater than the necessary amount of resin for the plastic component to be manufactured,
- Moving of at least one of the tool parts in an end position to form a cavity which corresponds to the finished plastic component and simultaneous extrusion of excess resin from the cavity via at least one resin outlet and
- Hardening of the plastic component in the mold and demolding by moving at least one tool part in the open position.

Die Erfindung nutzt nun insbesondere die nachfolgenden vorteilhaften Aspekte:

a) Die Zuhaltevorrichtung (Presse) des Formwerkzeuges bringt beim finalen Schließhub einen möglichst gleichmäßigen Flächendruck auf den Inhalt (Harz, Gewebe) der Kavität auf und sorgt für eine gleichmäßige Imprägnierung des Gewebes. Dadurch wird vermieden, dass das Fasergewebe nicht in der Kavität, insbesondere bei einem IRTM-Verfahren in der Nähe des Harzeinlasses, verrutscht.
b) Durch das flächige Auspressen des überschüssigen Harzes ist es möglich den Fasergehalt deutlich auf über 60% in einer Großserienproduktion anzuheben.
c) Es sind keine kostenintensiven Investitionen für die Injektionsvorrichtung notwendig und diese unterliegen auch einem geringen Verschleiß, da diese nicht während der Hochdruckphase des Prozesses aktiv arbeiten müssen.
d) Bei extrem hohen Drücken (bspw. über 100 bar, vorzugsweise über 125 bar oder mehr) kann mit einfachen Mitteln die Injektionsvorrichtung an der Schnittstelle von der Kavität abgetrennt werden.
e) Die Schnittstellen (Ein- und Auslass für das Harz) lassen sich in einfacher und robusten Art und Weise konfigurieren.

The invention now makes particular use of the following advantageous aspects:

a) The locking device (press) of the mold brings the final closing stroke as uniform as possible surface pressure on the content (resin, tissue) of the cavity and ensures a uniform impregnation of the fabric. This avoids that the fiber fabric does not slip in the cavity, especially in an IRTM process near the resin inlet.
b) The extensive pressing of the excess resin makes it possible to raise the fiber content significantly to over 60% in a large-scale production.
c) There are no costly investments for the injection device necessary and they are also subject to low wear, since they do not have to work actively during the high pressure phase of the process.
d) At extremely high pressures (eg above 100 bar, preferably above 125 bar or more), the injection device at the interface can be separated from the cavity by simple means.
e) The interfaces (inlet and outlet for the resin) can be configured in a simple and robust way.

Nachfolgend sind vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen dargestellt, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können um das Verfahren, das Steuermittel oder das Formwerkzeug weiter zu verbessern.Advantageous embodiments and further developments are shown below, which can be used individually or in combination with each other to further improve the method, the control means or the mold.

In einer ersten planmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens wird nach der Injektion des Harzes der Injektionsanschluss zumindest während der Bewegung der Formwerkzeuge zueinander in die Endstellung mittels eines Ventils geschlossen.In a first planned embodiment of the method, after the injection of the resin, the injection port is closed at least during the movement of the molding tools toward one another in the end position by means of a valve.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Verfahrens kann die Kavität in der Injektionsstellung vollständig mit dem Harzsystem gefüllt werden.In a further alternative or in combination of the method, the cavity in the injection position can be completely filled with the resin system.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Verfahrens kann in der Injektionsstellung auf das Harzsystem in der aufgefüllten Kavität ein Hochdruck ausgeübt werden.In a further alternative or in combination of the method, a high pressure can be exerted on the resin system in the filled cavity in the injection position.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Verfahrens kann zumindest zweitweise während dem Auspressen des Harzes ein Überdruck in der Kavität erzeugt und/oder gehalten werden, insbesondere durch ein steuerbares Ventil an zumindest einem Harzauslass.In a further alternative or in combination of the method, an overpressure in the cavity can be generated and / or maintained at least in part during the extrusion of the resin, in particular by a controllable valve on at least one resin outlet.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Verfahrens kann nach dem Auspressen ein Überdruck in der Kavität gehalten werden, insbesondere durch ein steuerbares Ventil an zumindest einem Harzauslass.In a further alternative or in combination of the method, an overpressure can be maintained in the cavity after pressing, in particular by means of a controllable valve on at least one resin outlet.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Verfahrens kann ein Überdruck von über 50 bar, bevorzugt über 75 bar, besonders bevorzugt von über 100 bar, höchst bevorzugt von über 125 bar verwendet werden.In a further alternative or in combination of the process, an overpressure of more than 50 bar, preferably more than 75 bar, particularly preferably more than 100 bar, most preferably more than 125 bar can be used.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Verfahrens können die Werkzeugteile vor dem Injizieren des Harzes in eine Dichtstellung verbracht werden, in der die Kavität mittels einer Vakuumvorrichtung über einen Vakuumanschluss evakuiert wird. In diesem Zusammenhang kann die Dichtstellung der Injektionsstellung entsprechen oder von der Dichtstellung die Werkzeugteile derart zueinander verfahren werden, dass der Vakuumanschluss in der Injektionsstellung außerhalb der Kavität angeordnet ist.In a further alternative or in combination of the method, the tool parts can be brought into a sealing position before the injection of the resin, in which the cavity is evacuated by means of a vacuum device via a vacuum connection. In this context, the sealing position can correspond to the injection position or the tool parts can be moved relative to one another in such a way from the sealing position that the vacuum connection is arranged outside the cavity in the injection position.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Verfahrens kann die Menge des zu injizierenden Harzes um mehr als 50%, bevorzugt um mehr als 35%, besonders bevorzugt um mehr als 15% und höchst bevorzugt um 10% größer sein als die notwendige Menge an Harz für das zu fertigende Kunststoffbauteil.In a further alternative or combination of the method, the amount of resin to be injected may be greater than the required amount of resin by more than 50%, preferably more than 35%, more preferably more than 15% and most preferably about 10% for the plastic component to be manufactured.

In einer weiteren Ausgestaltung kann das ausgepresste Harz zur Wiederverwendung der Injektionsvorrichtung für das nachfolgende Kunststoffbauteil zugeführt werden.In a further embodiment, the pressed-out resin can be supplied for reuse of the injection device for the following plastic component.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Verfahrens kann das Ventil des Vakuumanschlusses in der Injektionsstellung während des Injizierens geschlossen werden und/oder der Harzauslass in der Injektionsstellung und während des Injizierens des Harzsystems geschlossen werden.In another alternative or combination of the method, the valve of the vacuum port in the injection position may be closed during injection and / or the resin outlet may be closed in the injection position and during the injection of the resin system.

Die Aufgabe für das Steuermittel zum Steuern eines Verfahrens wird gelöst mit Mitteln zum zueinander Verfahren zumindest zweier Werkzeugteile eines Formwerkzeuges und Ansteuern der mit dem Formwerkzeug in Wirkverbindung stehenden Anlagenteile wie Injektionsvorrichtung, Vakuumvorichtung, Ventile, Sensorik, oder dgl., wobei mit den Werkzeugteilen eine Kavität bildbar ist, die der gewünschten Bauteildicke des zu fertigenden, Kunststoffbauteils entspricht und wobei mittels des Steuermittels eine Verfahrbarkeit der Werkzeugteile in wenigstens drei Stellungen ermöglicht ist, gekennzeichnet durch

– eine offene Stellung der Werkzeugteile zur durch das Steuermittel aktivierbaren Eingabe der Faser-Vorform in den Bereich des Formwerkzeuges,
– eine Injektionsstellung zum Einbringen eines Harzes in die Kavität, wobei durch die aktivierbare Injektionsvorrichtung die Kavität mit mehr Harz befüllt wird als für das herzustellende Kunststoffbauteil notwendig,
– eine Endstellung in der die Kavität der Werkzeugteile auf die gewünschte Bauteildicke des Kunststoffbauteils schließbar ist,
– zumindest ein steuerbares Ventil am Injektionsanschluss zwischen Injektionsvorrichtung und der Kavität und
– zumindest einem steuerbaren Ventil am Harzauslass der Kavität.

The object of the control means for controlling a method is achieved with means for mutually method at least two tool parts of a molding tool and driving the stationary with the mold in operative connection plant parts such as injection device, vacuum device, valves, sensors, or the like., Wherein with the tool parts a cavity can be formed, which corresponds to the desired component thickness of the plastic component to be manufactured and wherein by means of the control means a mobility of the tool parts in at least three positions is possible, characterized by

An open position of the tool parts for the control element activatable input of the fiber preform into the area of the molding tool,
An injection position for introducing a resin into the cavity, wherein the cavity is filled with more resin by the activatable injection device than necessary for the plastic component to be produced,
An end position in which the cavity of the tool parts can be closed to the desired component thickness of the plastic component,
- At least one controllable valve at the injection port between the injection device and the cavity and
- At least one controllable valve at the resin outlet of the cavity.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Steuermittels kann in einer Dichtstellung eine Vakuumvorrichtung zur Evakuierung der Kavität über einen Vakuumanschluss aktivierbar sein und bevorzugt am Vakuumanschluss ein steuerbares Ventils angeordnet sein. In a further alternative or in combination of the control means, in a sealing position a vacuum device for evacuating the cavity can be activated via a vacuum connection and preferably a controllable valve can be arranged at the vacuum connection.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Steuermittels kann das zumindest eine Ventil des Harzauslasses in der Dichtstellung geschlossen sein und/oder das zumindest eine Ventile des Harzauslasses in der Injektionsstellung, während des Verfahrens zumindest eines Werkzeugteils von der Injektionsstellung in die Endstellung und/oder während der Endstellung geöffnet oder als Drosselventil aktivierbar sein.In a further alternative or in combination of the control means, the at least one valve of the resin outlet may be closed in the sealing position and / or the at least one valve of the resin outlet in the injection position, during the process of at least one tool part from the injection position to the end position and / or during the end position can be opened or activated as a throttle valve.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Steuermittels kann das zumindest eine Ventil am Injektionsanschlusses während der Dichtstellung und/oder während des Verfahrens von der Injektionsstellung in die Endstellung geschlossen sein.In a further alternative or in combination of the control means, the at least one valve may be closed at the injection port during the sealing position and / or during the process from the injection position to the end position.

In einer weiteren Alternative oder in Kombination des Steuermittels können an einem Werkzeugteil zumindest zwei verschiedene aktivierbare Stellmittel zur Verbiegung des Werkzeugteiles und damit zur Beeinflussung der Fließverhaltens des Harzes während der Injektion des Harzes in oder während dem austreiben des Harzes aus der Kavität angeordnet sein.In a further alternative or in combination of the control means, at least two different activatable actuating means for bending the tool part and thus influencing the flow behavior of the resin during the injection of the resin in or during the expulsion of the resin from the cavity can be arranged on a tool part.

Es ist also festzuhalten, dass das Volumen der Kavität in der Injektionsstellung größer ist als am Ende der Kompression respektive in der Endstellung. Dabei soll das injizierte Volumen des Harzsystems in der Injektionsstellung größer sein als das Volumen des Harzsystems in der Endstellung.It should therefore be noted that the volume of the cavity in the injection position is greater than at the end of the compression or in the end position. In this case, the injected volume of the resin system in the injection position should be greater than the volume of the resin system in the end position.

Die Lösung der Aufgabe für das Formwerkzeug zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, besteht in

– zumindest zwei zueinander verschiebbaren Werkzeugteilen zur Bildung einer Kavität, wobei die Werkzeugteile geeignet sind zumindest in einer Injektionsstellung und einer Endstellung eine geschlossene und gegenüber der Umwelt abgedichtet Kavität auszubilden,
– zumindest einen Injektionsanschluss mit zumindest einem Ventil in Wirkverbindung mit der Kavität,
– zumindest einen Harzauslass mit zumindest einem Ventil in Wirkverbindung mit der Kavität

The solution of the task for the mold for producing a fiber-reinforced plastic component, consists in

At least two mutually displaceable tool parts for forming a cavity, wherein the tool parts are suitable at least in an injection position and an end position to form a closed and environmentally sealed cavity,
At least one injection port with at least one valve in operative connection with the cavity,
- At least one resin outlet with at least one valve in operative connection with the cavity

Zusätzlich kann zumindest ein Vakuumanschluss in Wirkverbindung mit der Kavität angeordnet ist.In addition, at least one vacuum port is arranged in operative connection with the cavity.

Alternativ oder in Kombination kann zumindest eine Dichtung zur Abdichtung der Kavität angeordnet sein, wobei bevorzugt in der Injektionsstellung und/oder in der Endstellung die Dichtung die Kavität auch gegenüber dem Vakuumanschluss abdichtet.Alternatively or in combination, at least one seal may be arranged to seal the cavity, wherein preferably in the injection position and / or in the end position, the seal also seals the cavity against the vacuum connection.

Alternativ oder in Kombination können an zumindest einem Werkzeugteil zumindest zwei verschiedene aktivierbare Stellmittel zur Verbiegung des Werkzeugteiles und damit zur Beeinflussung der Fließverhaltens des Harzes während der Injektion des Harzes in oder während dem Austreiben des Harzes aus der Kavität angeordnet sein.Alternatively or in combination, at least two different activatable actuating means for bending the tool part and thus influencing the flow behavior of the resin during the injection of the resin in or during the expulsion of the resin from the cavity can be arranged on at least one tool part.

Je nach angestrebter Spezifikation des Kunststoffbauteiles kann dieses Matten aus Glasfasern, Kohlenstofffasern, Keramikfasern, Aramidfasern, Borfasern, Stahlfasern, Naturfasern, Nylonfasern oder vergleichbare Fasern und/oder aus Mischungen davon und/oder auch sog. Wirrfasermatten (Recyclingfasermatten) enthalten.Depending on the desired specification of the plastic component, this mats may contain glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, aramid fibers, boron fibers, steel fibers, natural fibers, nylon fibers or comparable fibers and / or mixtures thereof and / or also so-called random fiber mats (recycled fiber mats).

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten beispielhaften Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils mit einem Formwerkzeug näher erläutert.These and other features and advantages of the invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary production of a fiber-reinforced plastic component with a molding tool illustrated in the drawings.

Es zeigen schematisch:They show schematically:

1 das Formwerkzeug einer HP-DRTM-Anlage in einer geöffneten Stellung A vor Einbringung der Faser-Vorform in das Formwerkzeug, 1 the molding tool of an HP-DRTM system in an open position A before introduction of the fiber preform into the mold,

2 das Formwerkzeug in einer optionalen Dichtstellung B zur Herstellung eines Vakuums innerhalb der gegen die Umwelt geschlossenen Kavität nach Einbringung der Faser-Vorform, 2 the mold in an optional sealing position B for creating a vacuum within the environmentally sealed cavity after introduction of the fiber preform,

3 das Formwerkzeug in der Injektionsstellung C zur Flutung der Kavität mit Harz, 3 the mold in the injection position C for flooding the cavity with resin,

4 das Formwerkzeug in der Endstellung D, wobei während der Bewegung in die Endstellung D das ausgepresste und überschüssige Harz aus der Kavität über eine Harzauslass ausgepresst wird, 4 the mold in the end position D, wherein during the movement into the end position D, the pressed-out and excess resin is pressed out of the cavity via a resin outlet,

5 eine Übersicht über die Mittel zur Steuerung des Harzflusses im Zuge der Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils und eine beispielhafte Darstellung der Verbiegung eines Werkzeugteiles zur Beeinflussung des Harzflusses während der Injektion in und/oder des Auspressens aus der Kavität. 5 an overview of the means for controlling the flow of resin in the course of the production of a fiber-reinforced plastic component and an exemplary representation of the bending of a tool part for influencing the flow of resin during the injection and / or the extrusion from the cavity.

Eine Faser-Vorform 3 wird im Zuge der Herstellung aus einem Faser-Halbzeug gebildet und in die Kavität des Formwerkzeuges 2 eingelegt. Unter Kavität versteht man den durch die Werkzeugteile 4 und 6 im teil- oder vollständig geschlossenen Zustand gebildete Hohlform, die annähernd oder im vollständig geschlossenen der Werkzeugteile 4, 6 der Endform des Kunststoffbauteils 1 entspricht. Die notwendige Pressvorrichtung zur Bewegung und/oder Zuhaltung der Werkzeugteile 4, 6 ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.A fiber preform 3 is formed in the course of manufacture from a semi-finished fiber and in the cavity of the mold 2 inserted. By cavity is meant by the tool parts 4 and 6 In the partially or fully closed state formed hollow mold, which is approximately or in the fully closed of the tool parts 4 . 6 the final shape of the plastic component 1 equivalent. The necessary pressing device for moving and / or locking the tool parts 4 . 6 is not shown for clarity.

1 zeigt das mindestens zwei Werkzeugteile 4, 6 umfassende Formwerkzeug 2 einer RTM-Anlage in einer geöffneten Stellung A. Dabei sind das obere Werkzeugteil (Patrize) 4 und das untere Werkzeugteil (Matrize) 6 dergestalt zueinander korrespondierend ausgebildet, dass diese in einer finalen Schließstellung eine der Endstellung des Kunststoffbauteils 1 entsprechende Kavität ausbilden, in welche später ein Harzsystem injiziert wird. Um bei der Injektion des Harzes über einen Injektionsanschluss 7, zur Infiltrierung der Kavität des Formwerkzeuges 2, respektive der Faser-Vorform 3, das Formwerkzeug 2 dicht geschlossen zu halten, befindet sich zwischen Werkzeugoberteil 4 und Werkzeugunterteil 6 wenigstens eine, insbesondere Elastomere enthaltende, Hauptdichtung. Ja nach Aufbau der Werkzeugteile 4 und 6 können, wie in 1 gezeigt, auch gegebenenfalls zwei oder mehr Dichtungen 5 und 9 vorgesehen sein, welche ein Werkzeugteil 4 mit dem anderen Werkzeugteil 6 abdichten. Für die vor der Infiltrierung erforderliche Evakuierung der Kavität ist in wenigstens einem Werkzeugteil 4, 6 wenigstens ein Vakuumanschluss 10 ausgebildet. 1 shows that at least two tool parts 4 . 6 comprehensive mold 2 an RTM Plant in an open position A. Here are the upper tool part (male) 4 and the lower tool part (die) 6 formed in such a way correspond to each other that this in a final closed position one of the end position of the plastic component 1 form corresponding cavity, in which later a resin system is injected. To when injecting the resin via an injection port 7 for infiltrating the cavity of the molding tool 2 , respectively the fiber preform 3 , the mold 2 Keep tightly closed, located between the tool top 4 and lower tool part 6 at least one, in particular elastomers containing, main seal. Yes after assembly of the tool parts 4 and 6 can, as in 1 also shown, optionally two or more seals 5 and 9 be provided, which is a tool part 4 with the other tool part 6 caulk. For evacuation of the cavity required before infiltration is in at least one tool part 4 . 6 at least one vacuum connection 10 educated.

2 zeigt das zweiteilige Formwerkzeug 2 einer RTM-Anlage aus 1 mit einer darin eingelegten vorgeformten – im Ausführungsbeispiel jedoch vereinfacht im Wesentlichen eben gezeichneten – Faser-Vorform 3. Erkennbar ist, wie bereits in dieser optionalen Dichtstellung B die erst teilweise geschlossenen Werkzeugteilen 4 und 6 über die untere umlaufende Dichtung 5 zueinander luftdicht verschließbar sind und die dadurch gebildete Kavität über eine wirkverbundene Öffnung durch den Vakuumanschluss 10 evakuierbar ist. 2 shows the two-part mold 2 an RTM system 1 with a preformed preformed-in the exemplary embodiment, however, simplified substantially planar-drawn fiber preform 3 , Visible, as already in this optional sealing position B, the partially closed tool parts 4 and 6 over the lower circumferential seal 5 closed airtight to each other and the cavity formed thereby via an operatively connected opening through the vacuum connection 10 is evacuable.

3 zeigt das zweiteilige Formwerkzeug 2 einer RTM-Anlage aus 2 in einer zweiten, weiter geschlossenen Injektionsstellung C, in der die Öffnung 10 zu dem Vakuumanschluss nunmehr durch die erste (untere) Dichtung 5 gegenüber der durch die Werkzeugteile 4, 6 gebildeten Kavität und die Werkzeugteile 4 und 6 zusätzlich durch eine zweite (obere) Dichtung 9 abgedichtet sind, so dass über den Vakuumanschluss 10 das Vakuum auch dann noch im Formwerkzeug 2 sicher gehalten werden kann, wenn die Werkzeugteile 4, 6 bereits in die Injektionsstellung für ein Einbringen des Harzsystems in die evakuierte Kavität verfahren wurden. Abhängig von der Höhe der Hauptdichtung kann eine Dichtung 5 ausreichend sein, wenn diese im Zuge des Fahrens der Werkzeugteile 4, 6 von der Dichtstellung B zur Injektionsstellung die Öffnung zum Vakuumanschluss 10 vollständig abdecken kann. Aber auch in diesem Sonderfall kann es sinnvoll sein eine zweite Dichtung 9 vorzusehen. Damit ist die Gefahr unerwünschter Lufteinschlüsse im Kunststoffbauteil 1 stets vermieden, da selbst bei einer geringen Undichtigkeit der ersten Dichtung 5 über die zweite Dichtung 9 der Luftabschluss vor und während des RTM-Prozesses erhalten bleiben kann. Dies ist insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn in der RTM-Anlage insbesondere ein HP-DRTM Prozess durchgeführt wird, also erst in der Endstellung die Werkzeugteile 4 und 6 auf ein definiertes Spaltmaß geschlossenen werden, um das injizierte Harz ohne nennenswerte Fließwiderstände in die Faser-Vorform 3 vollständig einzubringen und zu verdichten. 3 shows the two-part mold 2 an RTM system 2 in a second, more closed injection position C, in which the opening 10 to the vacuum port now through the first (lower) seal 5 opposite to the tool parts 4 . 6 formed cavity and the tool parts 4 and 6 additionally with a second (upper) seal 9 are sealed, so that over the vacuum connection 10 the vacuum still in the mold 2 Can be safely held when the tool parts 4 . 6 have already been moved to the injection position for introducing the resin system in the evacuated cavity. Depending on the height of the main seal can be a seal 5 be sufficient if this in the course of driving the tool parts 4 . 6 from the sealing position B to the injection position, the opening to the vacuum connection 10 completely cover. But even in this special case, it may be useful a second seal 9 provided. Thus, the risk of unwanted air pockets in the plastic component 1 always avoided, even with a slight leakage of the first seal 5 about the second seal 9 the airflow can be maintained before and during the RTM process. This is particularly advantageous even if in the RTM system, in particular an HP-DRTM process is performed, so only in the final position, the tool parts 4 and 6 be closed to a defined gap to the injected resin without significant flow resistance in the fiber preform 3 complete and compact.

4 zeigt das zweiteilige Formwerkzeug 2 einer RTM-Anlage aus 3 in der dritten, finalen Endstellung D, in welcher die von den Werkzeugteilen 4 und 6 belassene Kavität nunmehr der gewünschten Bauteildicke des zu fertigenden Kunststoffbauteils 1 entspricht, so dass das zuvor injizierte Harz über die Fläche in die Poren und Zwischenräume der Faser-Vorform 3 eingepresst wurde. Das überschüssige Harz wird dabei über einen Harzauslass 8 aus der Kavität ausgepresst. 4 shows the two-part mold 2 an RTM system 3 in the third, final end position D, in which of the tool parts 4 and 6 left cavity now the desired component thickness of the plastic component to be manufactured 1 corresponds so that the previously injected resin over the area in the pores and spaces of the fiber preform 3 was pressed. The excess resin is thereby via a resin outlet 8th squeezed out of the cavity.

In einer separaten Übersicht nach 5 sind eine Auswahl an Mittel zur Steuerung des Harzflusses im Zuge der Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffbauteils 1 und eine beispielhafte Darstellung der Verbiegung eines Werkzeugteiles 6 zur Beeinflussung des Harzflusses während der Injektion in und/oder des Auspressens aus der Kavität dargestellt. Bevorzugt ist mit dem Vakuumanschluss 10 eine Vakuumvorrichtung 13 wirkverbunden, die mittels eines Ventils 15, von der Kavität entkoppelbar ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Vakuumanschluss 10 auch während der Injektionsstellung C oder Endstellung D mit der Kavität in Wirkverbindung steht. Auch am Injektionsanschluss 7 befindet sich ein Ventil 12, dass die Injektionsvorrichtung 11 vor zu hohen Drücken während dem Auspressen des Harzes aus der Kavität schützen soll.In a separate overview 5 are a selection of means for controlling resin flow in the course of making a fiber reinforced plastic component 1 and an exemplary representation of the bending of a tool part 6 for influencing the resin flow during the injection into and / or the extrusion out of the cavity. Preference is given to the vacuum connection 10 a vacuum device 13 operatively connected by means of a valve 15 , from the cavity is decoupled. This is particularly advantageous when the vacuum connection 10 also during the injection position C or end position D is in operative connection with the cavity. Also at the injection port 7 there is a valve 12 that the injection device 11 To protect against excessive pressures during the extrusion of the resin from the cavity.

Bevorzugt ist während der Injektion des Harzes (Injektionsstellung C) der Harzauslass 8 durch ein Ventil 14 verschlossen. Alternativ oder in Kombination kann das Ventil steuerbar ausgeführt sein und wird einen Mindestdruck im Formwerkzeug einstellen, der vorgegeben wird. Somit kann das Ventil 14 während der Injektion des Harzes in die Kavität einen Mindestdruck vorgeben, aber auch einen Mindestdruck für das Auspressen und das Nachdrücken einstellen. Das Ventil 14 wird vorzugsweise mit entsprechender Sensorik bzw. mit dem Steuermittel verbunden sein um die entsprechenden Schaltungen in Abhängigkeit von Druck, Zeit und Menge durchzuführen.During the injection of the resin (injection position C), the resin outlet is preferred 8th through a valve 14 locked. Alternatively or in combination, the valve can be designed controllable and will set a minimum pressure in the mold, which is specified. Thus, the valve 14 during the injection of the resin into the cavity specify a minimum pressure, but also set a minimum pressure for the pressing and the reprints. The valve 14 will preferably be connected to appropriate sensors or with the control means to perform the corresponding circuits in response to pressure, time and amount.

Es ist offensichtlich, dass beschriebenen Merkmale auch in einer Vielzahl vorkommen können, das gilt insbesondere für den Injektionsanschluss, den Harzauslass, die Werkzeugteile, Ventile und andere Mittel.It is obvious that described features can also occur in a variety, this applies in particular to the injection port, the resin outlet, the tool parts, valves and other means.

Schlussendlich sei noch auf die Darstellung einer Einleitung von Kräften F in ein Werkzeugteil 4 verwiesen. Für die Einstellung der verschiedenen Stellungen des Formwerkzeuges werden in der Regel Pressen verwendet, meist in Servo-, Kniehebel oder hydraulischer Ausführung. Dazu wird das Formwerkzeug in zwischen einem Stößel und einem Tisch angeordnet, von denen zumindest einer die Verfahrbewegung zur Einstellung der verschiedenen Stellungen des Formwerkzeuges vornehmen kann. Bei hochwertigen Pressen können im Tisch zum Aufspannen des Werkzeugteiles 6 Kurzhubzylinder angeordnet oder verbunden werden, die direkt oder indirekt an dem Werkzeugteil 6 angreifen können um dieses in bestimmten Situationen zu unterstützen. Die Regel ist auch hier, dass diese Stellmittel dazu benutzt werden um die Maßhaltigkeit des Formwerkzeuges sicherzustellen. Hier dagegen ist bevorzugt vorgesehen, dass während der Injektion oder dem Austreiben des Harzes die Fließfront des Harzes durch Verbiegen des zumindest einen Werkzeugteiles unterstützt oder beeinflusst werden kann. Im dargestellten Beispiel nach 5 wird dabei eine Verbiegung des Werkzeugteiles durch externe Kräfte F eingestellt, die an der linken Seite drücken und an der rechten Seite des Werkzeugteiles ziehen, so dass die Kavität beispielhaft in Richtung des Harzauslasses größer ist. Bevorzugt wird dies während der Injektion oder dem Auspressen zeitlich entsprechend eingesteuert. Natürlich wird am Ende des Auspressens bzw. während dem Aushärten des Harzes die Einleitung der Kräfte in das Werkzeugteil so eingestellt, dass die Maßhaltigkeit des Kunststoffbauteiles gewährleistet ist.Finally, let's look at the presentation of an introduction of forces F into a tool part 4 directed. For the setting of the different Positions of the mold are usually used presses, usually in servo, toggle or hydraulic design. For this purpose, the mold is arranged in between a plunger and a table, of which at least one can make the movement for adjusting the different positions of the mold. For high-quality presses can in the table for clamping the tool part 6 Short-stroke cylinders are arranged or connected directly or indirectly to the tool part 6 can attack to support this in certain situations. The rule here is that these adjusting means are used to ensure the dimensional accuracy of the mold. On the other hand, it is preferably provided that during the injection or expulsion of the resin, the flow front of the resin can be supported or influenced by bending the at least one tool part. In the example shown 5 In this case, a bending of the tool part is adjusted by external forces F, which press on the left side and pull on the right side of the tool part, so that the cavity is larger, for example in the direction of the resin outlet. This is preferably timed appropriately during the injection or the extrusion. Of course, at the end of the pressing or during the curing of the resin, the introduction of the forces in the tool part is adjusted so that the dimensional accuracy of the plastic component is ensured.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: KunststoffbauteilPlastic component
22: Formwerkzeugmold
33: Faser-VorformFiber preform
44: Werkzeugteiltool part
55: Dichtungpoetry
66: Werkzeugteiltool part
77: Injektionsanschlussinjection port
88th: Harzauslaßresin outlet
99: Dichtungpoetry
1010: Vakuumanschlussvacuum connection
1111: Injektionsvorrichtunginjection device
1212: VentilValve
1313: Vakuumvorrichtungvacuum device
1414: VentilValve
1515: VentilValve
AA: offene Stellungopen position
BB: Dichtstellungsealing position
CC: Injektionsstellunginjection position
DD: Endstellungend position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012110354 A1 [0010] DE 102012110354 A1 [0010]
DE 102011051391 A1 [0011] DE 102011051391 A1 [0011]
DE 102005053691 A1 [0012] DE 102005053691 A1 [0012]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils (1), gekennzeichnet durch den Ablauf der nachfolgenden Verfahrensschritte: 1) Einlegen einer Faser-Vorform (3) in eine offene Stellung (A) eines Formwerkzeuges (2) mit mindestens zwei zueinander verfahrbaren Werkzeugteilen (4, 6) eines Formwerkzeuges (2), 2) Verfahren der Werkzeugteile (4, 6) in eine Injektionsstellung (C) zur Bildung einer gegenüber der Umwelt abgedichteten Kavität, wobei die Kavität größer ist als die notwendige Kavität für das zu fertigende Kunststoffbauteil (1), 3) Injizieren von Harz in die Kavität mittels einer Injektionsvorrichtung (11) über zumindest einen Injektionsanschlusses (7), wobei die Menge des Harzes größer ist als die notwendige Menge an Harz für das zu fertigende Kunststoffbauteil (1), 4) Verfahren von zumindest einem der Werkzeugteile (4, 6) in eine Endstellung (D) zur Bildung einer Kavität, die dem zu fertigen Kunststoffbauteil (1) entspricht und zeitgleiches Auspressen von überschüssigem Harz aus der Kavität über zumindest einen Harzauslass (8) und 5) Aushärten des Kunststoffbauteils (1) in dem Formwerkzeug (2) und Entformen durch Verfahren zumindest eines Werkzeugteils (4, 6) in die offene Stellung (A).Method for producing a fiber-reinforced plastic component ( 1 ), characterized by the sequence of the following process steps: 1) insertion of a fiber preform ( 3 ) in an open position (A) of a molding tool ( 2 ) with at least two mutually movable tool parts ( 4 . 6 ) of a molding tool ( 2 ), 2) Method of tool parts ( 4 . 6 ) in an injection position (C) for forming a sealed against the environment cavity, wherein the cavity is greater than the necessary cavity for the plastic component to be manufactured ( 1 3) Injecting resin into the cavity by means of an injection device ( 11 ) via at least one injection port ( 7 ), wherein the amount of the resin is greater than the necessary amount of resin for the plastic component to be manufactured ( 1 ), 4) moving at least one of the tool parts ( 4 . 6 ) in an end position (D) for forming a cavity, which is the finished plastic component ( 1 ) and at the same time pressing out excess resin from the cavity via at least one resin outlet ( 8th ) and 5) curing of the plastic component ( 1 ) in the mold ( 2 ) and demolding by moving at least one tool part ( 4 . 6 ) to the open position (A).

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Injektion des Harzes der Injektionsanschluss (7) zumindest während der Bewegung der Werkzeugteile (4, 6) zueinander in die Endstellung (D) mittels eines Ventils (12) geschlossen ist.A method according to claim 1, characterized in that after the injection of the resin of the injection port ( 7 ) at least during the movement of the tool parts ( 4 . 6 ) to each other in the end position (D) by means of a valve ( 12 ) closed is.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität in der Injektionsstellung (B) vollständig mit dem Harzsystem gefüllt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the cavity in the injection position (B) is completely filled with the resin system.

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Injektionsstellung (C) auf das Harzsystem in der aufgefüllten Kavität ein Hochdruck ausgeübt wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the injection position (C) on the resin system in the filled cavity, a high pressure is exerted.

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zweitweise während dem Auspressen des Harzes ein Überdruck in der Kavität erzeugt und/oder gehalten wird, insbesondere durch ein steuerbares Ventil an zumindest einem Harzauslass (8).Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that an overpressure in the cavity is generated and / or maintained at least in part during the extrusion of the resin, in particular by a controllable valve on at least one resin outlet (US Pat. 8th ).

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auspressen ein Überdruck in der Kavität gehalten wird, insbesondere durch ein steuerbares Ventil an zumindest einem Harzauslass (8).Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that after pressing an overpressure in the cavity is maintained, in particular by a controllable valve on at least one resin outlet ( 8th ).

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überdruck von über 50 bar, bevorzugt über 75 bar, besonders bevorzugt von über 100 bar, höchst bevorzugt von über 125 bar verwendet wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that an overpressure of more than 50 bar, preferably more than 75 bar, particularly preferably more than 100 bar, most preferably more than 125 bar is used.

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugteile (4, 6) vor dem Injizieren des Harzes in eine Dichtstellung (B) verbracht werden, in der die Kavität mittels einer Vakuumvorrichtung (13) über einen Vakuumanschluss (10) evakuiert wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the tool parts ( 4 . 6 ) are brought into a sealing position (B) before the injection of the resin, in which the cavity by means of a vacuum device ( 13 ) via a vacuum connection ( 10 ) is evacuated.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtstellung (B) der Injektionsstellung (C) entspricht oder dass von der Dichtstellung (B) die Werkzeugteile (4, 6) derart zueinander verfahren werden, dass der Vakuumanschluss (10) in der Injektionsstellung (C) außerhalb der Kavität angeordnet ist.A method according to claim 6, characterized in that the sealing position (B) of the injection position (C) corresponds or that of the sealing position (B), the tool parts ( 4 . 6 ) are moved towards each other in such a way that the vacuum connection ( 10 ) is arranged in the injection position (C) outside the cavity.

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des zu injizierenden Harzes um mehr als 50%, bevorzugt um mehr als 35%, besonders bevorzugt um mehr als 15% und höchst bevorzugt um 10% größer ist als die notwendige Menge an Harz für das zu fertigende Kunststoffbauteil (1).Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the amount of the resin to be injected is larger than the necessary by more than 50%, preferably by more than 35%, more preferably by more than 15% and most preferably by 10% Amount of resin for the plastic component to be manufactured ( 1 ).

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgepresste Harz zur Wiederverwendung der Injektionsvorrichtung (11) für das nachfolgenden Kunststoffbauteil (1) zugeführt wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pressed-out resin for reuse of the injection device ( 11 ) for the following plastic component ( 1 ) is supplied.

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Werkzeugteil (4, 6) zur Beeinflussung des Harzflusses während der Injektion in die Kavität und/oder während dem Auspressen aus der Kavität verbogen wird, vorzugsweise durch zumindest zwei an ein Werkzeugteil angreifende Stellglieder, welche höchst vorzugsweise separat zur den Stellgliedern zur Bewegung des Werkzeugteiles (4, 6) in seine verschiedene Stellungen angeordnet sind.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one tool part ( 4 . 6 ) is bent to influence the resin flow during the injection into the cavity and / or during the pressing out of the cavity, preferably by at least two acting on a tool part actuators, which most preferably separately to the actuators for moving the tool part ( 4 . 6 ) are arranged in its various positions.

Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (15) des Vakuumanschlusses (10) in der Injektionsstellung (C) während des Injizierens geschlossen wird und/oder der Harzauslass (8) in der Injektionsstellung (C) und während des Injizierens des Harzsystems geschlossen wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the valve ( 15 ) of the vacuum connection ( 10 ) is closed in the injection position (C) during Injizierens and / or the resin outlet ( 8th ) is closed in the injection position (C) and during the injection of the resin system.

Steuermittel zum Steuern eines Verfahrens oder einer Vorrichtung zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen, mit Mitteln zum zueinander Verfahren zumindest zweier Werkzeugteile (4, 6) eines Formwerkzeuges (2) und Ansteuern der mit dem Formwerkzeug (2) in Wirkverbindung stehenden Anlagenteile wie Injektionsvorrichtung, Vakuumvorichtung, Ventile, Sensorik, oder dgl., insbesondere nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, wobei mit den Werkzeugteilen (4, 6) eine Kavität bildbar ist, die der gewünschten Bauteildicke des zu fertigenden Kunststoffbauteils (1) entspricht und wobei mittels des Steuermittels eine Verfahrbarkeit der Werkzeugteile (4, 6) in wenigstens drei Stellungen ermöglicht ist, gekennzeichnet durch – eine offene Stellung (A) der Werkzeugteile (4, 6) zur durch das Steuermittel aktivierbaren Eingabe der Faser-Vorform (3) in den Bereich des Formwerkzeuges (2), – eine Injektionsstellung (C) zum Einbringen eines Harzes in die Kavität, wobei durch die aktivierbare Injektionsvorrichtung die Kavität mit mehr Harz befüllt wird als für das herzustellende Kunststoffbauteil (1) notwendig, – eine Endstellung (D) in der die Kavität der Werkzeugteile (4, 6) auf die gewünschte Bauteildicke des Kunststoffbauteils (1) schließbar ist, – zumindest ein steuerbares Ventil (12) am Injektionsanschluss (7) zwischen Injektionsvorrichtung (11) und der Kavität und – zumindest ein steuerbares Ventil (14) am Harzauslass (8) der Kavität.Control means for controlling a method or a device for the production of fiber-reinforced plastic components, comprising means for mutually moving at least two tool parts ( 4 . 6 ) of a molding tool ( 2 ) and driving the with the mold ( 2 ) in actively connected plant parts such as injection device, vacuum device, valves, sensors, or the like., In particular according to one of the preceding method claims, wherein with the tool parts ( 4 . 6 ), a cavity can be formed which corresponds to the desired component thickness of the plastic component to be manufactured ( 1 ) and wherein by means of the control means a movability of the tool parts ( 4 . 6 ) in at least three positions, characterized by - an open position (A) of the tool parts ( 4 . 6 ) to the input of the fiber preform activatable by the control means ( 3 ) in the area of the molding tool ( 2 ), - an injection position (C) for introducing a resin into the cavity, wherein the cavity is filled with more resin by the activatable injection device than for the plastic component to be produced ( 1 ), - an end position (D) in which the cavity of the tool parts ( 4 . 6 ) to the desired component thickness of the plastic component ( 1 ) is closable, - at least one controllable valve ( 12 ) at the injection port ( 7 ) between injection device ( 11 ) and the cavity and - at least one controllable valve ( 14 ) at the resin outlet ( 8th ) of the cavity.

Steuermittel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Dichtstellung (B) eine Vakuumvorrichtung (11) zur Evakuierung der Kavität über einen Vakuumanschluss (10) aktivierbar ist und bevorzugt am Vakuumanschluss ein steuerbares Ventil (15) angeordnet ist.Control means according to claim 14, characterized in that in a sealing position (B) a vacuum device ( 11 ) for evacuating the cavity via a vacuum connection ( 10 ) is activated and preferably at the vacuum connection a controllable valve ( 15 ) is arranged.

Steuermittel nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ventil (14) des Harzauslasses (8) in der Dichtstellung (B) geschlossen ist und/oder das zumindest eine Ventile (14) des Harzauslasses (8) in der Injektionsstellung (C), während des Verfahrens zumindest eines Werkzeugteiles (4, 6) von der Injektionsstellung (C) in die Endstellung (D) und/oder während der Endstellung (D) geöffnet ist oder als Drosselventil aktivierbar sind.Control means according to claim 14 or 15, characterized in that the at least one valve ( 14 ) of the resin outlet ( 8th ) is closed in the sealing position (B) and / or the at least one valves ( 14 ) of the resin outlet ( 8th ) in the injection position (C), during the process of at least one tool part ( 4 . 6 ) from the injection position (C) in the end position (D) and / or during the end position (D) is open or can be activated as a throttle valve.

Steuermittel nach einem der Ansprüche 14,15 und/oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ventil (12) am Injektionsanschlusses (7) während der Dichtstellung (B) und/oder während des Verfahren von der Injektionsstellung (C) in die Endstellung (D) geschlossen ist.Control means according to one of claims 14, 15 and / or 16, characterized in that at least one valve ( 12 ) at the injection port ( 7 ) is closed during the sealing position (B) and / or during the process from the injection position (C) to the end position (D).

Steuermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Werkzeugteil (4, 6) zumindest zwei verschiedene aktivierbare Stellmittel zur Verbiegung des Werkzeugteiles (4, 6) und damit zur Beeinflussung der Fließverhaltens des Harzes während der Injektion des Harzes in oder während dem austreiben des Harzes aus der Kavität angeordnet sind.Control means according to one or more of claims 14 to 17, characterized in that on a tool part ( 4 . 6 ) at least two different activatable actuating means for bending the tool part ( 4 . 6 ) and thus for influencing the flow behavior of the resin during the injection of the resin in or during the expulsion of the resin from the cavity are arranged.

Formwerkzeug zum Herstellen eines faserverstärkten Kunststoffbauteils, bevorzugt zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Verfahrensansprüchen, umfassend – zumindest zwei zueinander verschiebbaren Werkzeugteilen (4, 6) zur Bildung einer Kavität, wobei die Werkzeugteile (4, 6) geeignet sind zumindest in einer Injektionsstellung (C) und einer Endstellung (D), eine geschlossene und gegenüber der Umwelt abgedichtet Kavität auszubilden, – die Kavität in der Injektionsstellung (C) größer ist als die Kavität in der Endstellung (D), – zumindest einen Injektionsanschluss (7) mit zumindest einem Ventil (12) in Wirkverbindung mit der Kavität, – zumindest einen Harzauslass (8) mit zumindest einem Ventil (14) in Wirkverbindung mit der KavitätMold for producing a fiber-reinforced plastic component, preferably for carrying out the method according to the preceding method claims, comprising - at least two mutually displaceable tool parts ( 4 . 6 ) for forming a cavity, wherein the tool parts ( 4 . 6 ) are at least in an injection position (C) and an end position (D) to form a closed and environmentally sealed cavity, - the cavity in the injection position (C) is greater than the cavity in the end position (D), - at least an injection port ( 7 ) with at least one valve ( 12 ) in operative connection with the cavity, - at least one resin outlet ( 8th ) with at least one valve ( 14 ) in operative connection with the cavity

Formwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Vakuumanschluss (10) in Wirkverbindung mit der Kavität angeordnet ist.Mold according to claim 16, characterized in that at least one vacuum connection ( 10 ) is arranged in operative connection with the cavity.

Formwerkzeug nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Dichtung (5) zur Abdichtung der Kavität angeordnet ist, wobei bevorzugt in der Injektionsstellung (C) und/oder in der Endstellung (D) die Dichtung (5) die Kavität auch gegenüber dem Vakuumanschluss (10) abdichtet.Mold according to claim 16 or 17, characterized in that at least one seal ( 5 ) is arranged to seal the cavity, wherein preferably in the injection position (C) and / or in the end position (D), the seal ( 5 ) the cavity also opposite the vacuum connection ( 10 ) seals.

Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Werkzeugteil (4, 6) zumindest zwei verschiedene aktivierbare Stellmittel zur Verbiegung des Werkzeugteiles (4, 6) und damit zur Beeinflussung der Fließverhaltens des Harzes während der Injektion des Harzes in oder während dem Austreiben des Harzes aus der Kavität angeordnet sind.Mold tool according to one of claims 16, 17 or 18, characterized in that on at least one tool part ( 4 . 6 ) at least two different activatable actuating means for bending the tool part ( 4 . 6 ) and thus for influencing the flow behavior of the resin during the injection of the resin in or during the expulsion of the resin from the cavity are arranged.