DE102016221510A1 - Partial semi-finished fiber fixation and fiber rejection absorption in the RTM process - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein RTM-Werkzeug (1) zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, wobei das Faserverbundbauteil eine sich beim Einbringen einer Matrix in ein Faserhalbzeug (2) zumindest zum Teil entlang eines in dem RTM-Werkzeug vorbestimmten Matrixflussweges (X) bewegende Faserschicht-Verwerfung (2') ausbildet, wobei das RTM-Werkzeug (1) ein einen Hohlraum bestimmendes Formnest aufweist, in dessen Oberfläche (3) ein Verwerfungsaufnahmeraum (4) zur Aufnahme der Faserschicht-Verwerfungen (2') eingesenkt ist, der Verwerfungsaufnahmeraum (4) einen zu der Oberfläche (3) orthogonalen und zu dem Matrixflussweg (X) parallelen Verwerfungsaufnahmeraum-Querschnitt besitzt, dessen Querschnittsbreite B größer ist als seine Querschnittshöhe H und das Formnest an der Oberfläche (3) ein in den Hohlraum weisendes Fixiermittel aufweist, das ausgebildet ist, das Faserhalbzeug (2) in dem Formnest flächig positionsfest zu fixieren, indem es in das Faserhalbzeug (2) eingreift.The invention relates to an RTM tool (1) for producing a fiber composite component, wherein the fiber composite component has a fiber layer fault (FIG. 2) moving at least partially along a matrix flow path (X) predetermined in the RTM tool when introducing a matrix into a semifinished fiber article (2). 2 ') is formed, wherein the RTM tool (1) has a cavity-defining mold cavity, in the surface (3) a fault receiving space (4) for receiving the fiber layer faults (2') is sunk, the fault receiving space (4) a to the surface (3) orthogonal and parallel to the matrix flow path (X) fault receiving space cross-section whose cross-sectional width B is greater than its cross-sectional height H and the mold cavity on the surface (3) has a pointing in the cavity fixing means, which is formed to fix the semi-finished fiber product (2) in the mold cavity in a positionally fixed manner by engaging in the semi-finished fiber product (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein RTM-Werkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einer partiellen Faserhalbzeugfixierung und einem Aufnahmeraum für eine Faserschichtverwerfung.The invention relates to an RTM tool for producing a fiber composite component with a partial fiber semi-finished product fixing and a receiving space for a fiber layer warping.

Das Resin Transfer Moulding (RTM) oder Harzinjektionsverfahren ist ein Verfahren zur Herstellung von lang- bzw. endlosfaserverstärkten Faserverbundbauteilen in kleinen, mittleren und zum Teil großen Serien. Mit Hilfe des Verfahrens sind sowohl Faserverbundhohlprofile, Faserverbundschalenbauteile als auch flache Faserverbundbauteile produzierbar, indem ein Faserhalbzeug durch das Injizieren eines Matrixmaterials, wie beispielsweise eines Harzes, imprägniert wird. Hierzu wird das Faserhalbzeug als endkonturnahe Preform in ein Formnest eingelegt, welches als negative Form des zu produzierenden Faserverbundbauteils von einem meist zweiteiligen Werkzeug ausgebildet wird. Das Harz wird durch Kanäle in dem RTM-Werkzeug mit möglichst konstantem Volumenstrom bzw. Druck in das Faserhalbzeug bzw. das Formnest eingebracht. Bei der Injektion bzw. der Imprägnierung durchströmt das Harz die Faserlagen des Faserverbundbauteils und kann nach der Durchtränkung an Steigern austreten. Dem Füllen des Formnests schließt sich die Aushärtung des Harzes, falls nötig unter Einfluss von Temperatur und/oder Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck, an. Nach dem Aushärten kann das Faserverbundbauteil dem Werkzeug entnommen werden.Resin Transfer Molding (RTM) or Resin Injection is a process for making long- and continuous-fiber-reinforced fiber composite components in small, medium and sometimes large series. By means of the method, both fiber composite hollow profiles, fiber composite shell components and flat fiber composite components can be produced by impregnating a semi-finished fiber product by injecting a matrix material, such as a resin. For this purpose, the semi-finished fiber product is inserted as near-net-shape preform in a mold cavity, which is formed as a negative form of the fiber composite component to be produced by a usually two-part tool. The resin is introduced through channels in the RTM tool with the most constant volume flow or pressure in the semi-finished fiber product or the mold cavity. During the injection or the impregnation, the resin flows through the fiber layers of the fiber composite component and can emerge after the impregnation on the risers. The filling of the mold cavity is followed by the hardening of the resin, if necessary under the influence of temperature and / or overpressure relative to the ambient pressure. After curing, the fiber composite component can be removed from the tool.

Bei der Imprägnierung folgt das Harz einem durch das Design des Formnests, durch das Faserhalbzeug und durch die Orientierung des Faserhalbzeugs vorbestimmten Matrixflussweg. Entlang des Matrixflussweges breitet sich das Harz mit einer Fließfront aus. Die Fließfront streicht die Faserschichten des Faserhalbzeugs aus und treibt das überschüssige Material in Form einer Faserschicht-Verwerfung vor sich her. Durch diesen sogenannten Bügeleffekt kann es zu einem ungleichmäßigen Faservolumengehalt in dem Faserverbundbauteil kommen, wodurch die gewünschte Homogenität der Bauteileigenschaften nicht gewährleistbar ist. In den Bereichen, in denen das Faserhalbzeug durch den Bügeleffekt ausgestrichen wurde, ist das Faserhalbzeug dünner als es ursprünglich war und in den Bereichen, in denen die entstehenden Faserschicht-Verwerfungen liegen, ist es dicker als es ursprünglich war. Ist zusätzlich das Formnest größer als das Faserhalbzeug, wird das Faserhalbzeug durch die Verwerfung in diesen Teil des Formnests ausgestrichen und dadurch eine endkonturnahe Fertigung erschwert.During the impregnation, the resin follows a matrix flow path predetermined by the design of the mold cavity, by the semifinished fiber product and by the orientation of the semifinished fiber product. Along the matrix flow path, the resin spreads with a flow front. The flow front sweeps the fiber layers of the semifinished fiber product and drives the excess material in the form of a fiber layer warp in front of him. This so-called ironing effect can lead to an uneven fiber volume content in the fiber composite component, as a result of which the desired homogeneity of the component properties can not be guaranteed. In the areas where the semifinished fiber product was struck by the ironing effect, the semi-finished fiber is thinner than it was originally and in the areas where the resulting fiber layer faults are, it is thicker than it was originally. In addition, if the mold cavity is larger than the semifinished fiber, the semi-finished fiber is struck by the rejection in this part of the mold cavity, thereby complicating a final contour near production.

Im Stand der Technik gibt es verschiedene Verfahren und Werkzeuge zur Umsetzung des RTM-Prozesses, wobei jeweils eine endkonturnahe Form mit möglichst homogenen Eigenschaften hergestellt werden soll. Beispielsweise offenbart die DE 10 2013 107 991 A1 ein Verfahren zur endkonturgetreuen Herstellung mechanisch hoch belastbarer Kunststoff-Bauteile. Durch eine unzureichende Berücksichtigung des Bügeleffekts kann aber meist eine gleichmäßige Widerstandskraft gegen hohe Belastungen nicht gewährleistet werden. Die Lehre der WO 2005/077632 sieht eine Vielzahl von Einleitungsstellen für das Matrixsystem in das Faserhalbzeug vor, wodurch die Bügeleffekte der sich von einer Einleitstelle ausbreitender Fließfront zwar verkleinert werden, aber sich die Verwerfungen an den Stellen, an denen die Fließfronten zusammentreffen, vereinigen. Durch die Verwerfungen kann eine gleichmäßige Belastbarkeit meist nicht gewährleistet werden.In the prior art, there are various methods and tools for the implementation of the RTM process, in each case a close to final shape with the most homogeneous properties should be produced. For example, the DE 10 2013 107 991 A1 a process for the final contour true production of mechanically highly resilient plastic components. Due to an insufficient consideration of the ironing effect but usually a uniform resistance to high loads can not be guaranteed. The doctrine of WO 2005/077632 provides a multiplicity of introduction points for the matrix system into the semifinished fiber product, whereby the ironing effects of the flow front propagating from a discharge point are reduced, but the distortions unite at the points where the flow fronts meet. Due to the distortions a uniform load capacity can usually not be guaranteed.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorbesagten Nachteile zu überwinden und ein RTM-Werkzeug zur kostengünstigen und endkonturnahen Herstellung von Faserverbundbauteilen bereitzustellen, das das Faserhalbzeug gezielt fixiert und die Faserschicht-Verwerfung gezielt in einen dafür vorgesehenen Verwerfungsaufnahmeraum lenkt und aufnimmt, um in einem vorbestimmten Bereich eine homogene Verteilung des Faservolumengehalts zu ermöglichen.The invention is therefore based on the object to overcome the aforementioned disadvantages and to provide an RTM tool for cost-effective and near-net shape production of fiber composite components, which selectively fixes the semi-finished fiber and directs the fiber layer fault specifically in a designated rejection receiving space and absorbs in a predetermined range to allow a homogeneous distribution of the fiber volume content.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by the feature combination according to claim 1.

Erfindungsgemäß wird ein RTM-Werkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils vorgeschlagen, wobei das Faserverbundbauteil eine Faserschicht-Verwerfung ausbildet, die sich beim Einbringen einer Matrix in ein Faserhalbzeug zumindest zum Teil entlang eines in dem RTM-Werkzeug vorbestimmten Matrixflussweges bewegt. Das RTM-Werkzeug weist einen Hohlraum auf, der durch ein Formnest bestimmt ist. In der Oberfläche des Formnests ist ein Verwerfungsaufnahmeraum zur Aufnahme der Faserschicht-Verwerfungen eingesenkt. In dem RTM-Werkzeug wird der Matrixflussweg durch dafür vorgesehene Matrixverteilungskanäle entlang der Oberfläche des Formnests und durch faserhalbzeugabhängige Eigenschaften, wie die Orientierung der Schichten und die Permeabilität des verwendeten Materials, vorbestimmt. Der Verwerfungsaufnahmeraum bildet einen zu der Oberfläche orthogonalen und zu dem Matrixflussweg parallelen Verwerfungsaufnahmeraum-Querschnitt aus, dessen Querschnittsbreite B größer ist als seine Querschnittshöhe H. Die Querschnittshöhe H und die Querschnittsbreite B sind jeweils größer als eine Höhe und eine Breite einer Faserschicht-Verwerfung, sodass diese von der Verwerfungsaufnahme aufnehmbar ist. Die Längsachse des Verwerfungsaufnahmeraums ist im Wesentlichen parallel zu der Faserschicht-Verwerfung und zu der Fließfront, die von dem Harz ausgebildet wird. Das Formnest weist an der Oberfläche ein in den Hohlraum weisendes Fixiermittel auf, das ausgebildet ist, das Faserhalbzeug in dem Formnest flächig positionsfest zu fixieren, indem es in das Faserhalbzeug eingreift. Das Fixiermittel dient neben der Fixierung des Faserhalbzeugs auch dem gezielten Lenken bzw. Führen der Faserschicht-Verwerfung in den Verwerfungsaufnahmeraum. Durch die Fixiermittel wird in dem Formnest ein Bereich bestimmt, in dem sich die Faserschicht-Verwerfung ausbreiten und das Faserhalbzeug ausstreichen kann, wodurch in diesem Bereich eine homogene Verteilung des Faservolumengehalts ausgebildet wird und die Eigenschaften des Faserverbundbauteils in diesem Bereich homogen sind.According to the invention, an RTM tool for producing a fiber composite component is proposed, wherein the fiber composite component forms a fiber layer fault, which at least partially moves along a matrix flow path predetermined in the RTM tool when introducing a matrix into a semifinished fiber article. The RTM tool has a cavity defined by a mold cavity. In the surface of the mold cavity, a fault receiving space for receiving the fiber layer warping is sunk. In the RTM tool, the matrix flow path is predetermined by dedicated matrix distribution channels along the surface of the mold cavity and by semi-fiber dependent properties such as the orientation of the layers and the permeability of the material used. The warp receiving space forms a warp receiving space cross section orthogonal to the surface and parallel to the matrix flow path, whose cross sectional width B is greater than its cross sectional height H. The cross sectional height H and the cross sectional width B are each greater than a height and a width of a fiber layer warp, respectively this is receivable from the rejection recording. The longitudinal axis of the fault receiving space is substantially parallel to the fiber layer warp and to the flow front formed by the resin. The mold cavity has on the surface of a pointing into the cavity fixing, the is formed to fix the semi-finished fiber in the mold cavity surface positionally fixed by engaging in the semifinished fiber product. The fixative is used in addition to the fixation of the semifinished fiber and the targeted steering or guiding the fiber layer fault in the fault receiving space. By means of the fixing means, a region is determined in the mold cavity in which the fiber layer warp can spread out and streak the semifinished fiber product, whereby a homogeneous distribution of the fiber volume content is formed in this area and the properties of the fiber composite component are homogeneous in this area.

Vorteilhaft ist eine Ausgestaltungsform, bei der das RTM-Werkzeug zumindest eine Werkzeughälfte umfasst, die zumindest einen Teil des Formnests ausbildet. Der Teil des Formnests bildet den Verwerfungsaufnahmeraum und/oder das Fixiermittel aus.An advantageous embodiment is one in which the RTM tool comprises at least one mold half which forms at least part of the mold cavity. The part of the mold cavity forms the warp receiving space and / or the fixing agent.

Von Vorteil ist ferner eine Weiterbildungsvariante, bei der der Verwerfungsaufnahmeraum in einem Randbereich der Werkzeughälfte ausgebildet ist, der das Faserhalbzeug umschließt. Der Bereich, in dem der Verwerfungsaufnahmeraum ausgebildet ist, ist in einem nach dem RTM-Prozess folgenden Verarbeitungsschritt abtrennbar, sodass der abtrennbare Bereich nicht zu der Endkontur des Faserverbundbauteils gehört. Dadurch ist in dem Faserverbundbauteil keine Faserschicht-Verwerfung vorhanden.Another advantage is a further development variant, in which the fault receiving space is formed in an edge region of the tool half, which encloses the semi-finished fiber product. The region in which the fault receiving space is formed, can be separated in a subsequent processing after the RTM process, so that the separable region does not belong to the final contour of the fiber composite component. As a result, there is no fiber layer distortion in the fiber composite component.

Das RTM-Werkzeug umfasst bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildungsform einen in dem Hohlraum angeordneten Faserverbundbauteilkern, der den Verwerfungsaufnahmeraum und/oder das Fixiermittel ausbildet. Der Faserverbundbauteilkern ist zur Wiederverwendung oder, beispielsweise aus Sand, zur Einmalverwendung ausbildbar.The RTM tool in a further advantageous development form comprises a fiber composite component core arranged in the cavity, which forms the warp receiving space and / or the fixing means. The fiber composite component core can be reused or, for example, made of sand, for single use.

Ferner ist eine Ausbildungsform vorteilhaft, bei der das Fixiermittel jeweils zu beiden Seiten entlang des in dem Formnest vorbestimmten Matrixflussweges vorgesehen ist, sodass die Fixiermittel die sich entlang des Matrixflussweges bewegende Faserschicht-Verwerfung (2') flankieren und die Faserschicht-Verwerfung in Richtung des Aufnahmeraums führen.Further, an embodiment is advantageous in which the fixing agent is provided on both sides along the matrix flow path predetermined in the mold cavity so that the fixing means flank the fiber layer warp (2 ') moving along the matrix flow path and the fiber layer warp flanking the receiving space to lead.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildungsvariante ist das Fixiermittel in dem durch das Formnest vordefinierten Matrixflussweg angeordnet. Die Anordnung des Fixiermittels in dem Matrixflussweg ist insbesondere an einem Beginn des Matrixflussweges vorteilhaft, um zu verhindern, dass die Matrix einen Randabschnitt des Faserverbundhalbzeugs weiter in das Formnest hineinzieht. Durch ein Hineinziehen des Faserverbundhalbzeugs in das Formnest ist eine gleichmäßige Belastbarkeit durch eine inhomogene Faser-Matrix-Verteilung nicht realisierbar. Ferner ist eine Anordnung von Fixiermitteln in dem Matrixflussweg an Stellen der Richtungsänderung des Matrixflussweges oder nach einem Verwerfungsaufnahmeraum vorteilhaft.In a further advantageous embodiment variant, the fixing agent is arranged in the matrix flow path predefined by the mold cavity. The arrangement of the fixing agent in the matrix flow path is advantageous, in particular at the beginning of the matrix flow path, in order to prevent the matrix from drawing an edge section of the fiber composite semifinished product further into the mold cavity. By pulling the fiber composite semi-finished product into the mold cavity, it is not possible to achieve a uniform load-bearing capacity due to an inhomogeneous fiber-matrix distribution. Furthermore, an arrangement of fixing means in the matrix flow path at points of change of direction of the matrix flow path or after a fault receiving space is advantageous.

Das Fixiermittel ist bei einer vorteilhaften Ausbildungsform durch einen in den Hohlraum hineinragenden Vorsprung gebildet. Der Vorsprung ist durch die Oberfläche des Formnests ausgebildet oder durch ein Einsatzelement, das in eine dafür vorgesehene und durch die Oberfläche des Formnests ausgebildete Nut eingesetzt ist, gebildet.The fixing means is formed in an advantageous embodiment by a protruding into the cavity projection. The protrusion is formed by the surface of the mold cavity or by an insert member inserted into a groove provided therefor and formed through the surface of the mold cavity.

Vorteilhaft ist zudem eine Ausgestaltungsform, bei der das Fixiermittel durch eine Vielzahl von in den Hohlraum hineinragenden Vorsprüngen gebildet ist und die Vorsprünge der Vielzahl von Vorsprüngen in regelmäßigen Abständen auf der Oberfläche angeordnet sind. Die Vorsprünge sind durch die Oberfläche des Formnests oder durch Stiftelemente ausgebildet, die in dafür vorgesehene und durch die Oberfläche des Formnests ausgebildete Buchsen eingesetzt sind. Die Vorsprünge sind in einem Schnitt parallel zu der Oberfläche des Formnests beispielsweise rund, oval, eckig, linear oder kreuzförmig ausgebildet. Werden die Vorsprünge durch Stiftelemente gebildet, sind die Stiftelemente so ausbildbar, dass sie in dem Faserverbundbauteil nach dem Ende des RTM-Prozesses verbleiben und in späteren Prozessschritten oder in dem Faserverbundbauteil, beispielsweise als Zentrierelement, Befestigungselement oder Halteelement nutzbar sind. Auch Eingriffsmarken, die von den Fixiermitteln auf der Oberfläche des Faserverbundbauteils zurückbleiben, sind in späteren Schritten des Herstellungsprozesses, beispielsweise als Zentrierelement nutzbar.Also advantageous is an embodiment in which the fixing means is formed by a plurality of protruding into the cavity projections and the projections of the plurality of projections are arranged at regular intervals on the surface. The protrusions are formed by the surface of the mold cavity or by pin members inserted into bushes provided therefor and formed through the surface of the mold cavity. The projections are formed in a section parallel to the surface of the mold cavity, for example, round, oval, angular, linear or cross-shaped. If the projections are formed by pin elements, the pin elements can be formed such that they remain in the fiber composite component after the end of the RTM process and can be used in later process steps or in the fiber composite component, for example as a centering element, fastening element or retaining element. Also intervention marks, which remain from the fixing means on the surface of the fiber composite component, can be used in later steps of the manufacturing process, for example as a centering element.

Die Höhe des Fixiermittels bzw. eines Vorsprungs ist von dem Faservolumengehalt des Faserhalbzeugs abhängig. Vorteilhaft ist eine Höhe des Vorsprungs, durch die in dem Bereich des Faserhalbzeugs an dem der Vorsprung in das Faserhalbzeug eingreift der Faservolumengehalt zwischen 60% und 75% liegt. Die Breite und Länge des Vorsprungs liegt bei kreisförmigen, ovalen oder eckigen Vorsprüngen in einem Bereich von 3-7 mm. Bei linearen Vorsprüngen liegt die Länge in einem Bereich von 10-30mm und bei kreuzförmigen Vorsprüngen 15-25mm.The height of the fixative or a projection depends on the fiber volume content of the semifinished fiber product. It is advantageous to have a height of the projection through which the fiber volume content is between 60% and 75% in the region of the semifinished fiber product on which the projection engages in the semi-finished fiber product. The width and length of the projection is in the range of 3-7 mm for circular, oval or angular projections. In the case of linear projections, the length is in the range of 10-30 mm and in the case of cross-shaped projections 15-25 mm.

Vorteilhaft ist ferner eine Ausbildungsform, bei der die Querschnittshöhe H in einem Bereich von 1-20 mm, bevorzugt zwischen 2-10 mm liegt. Ferner ist vorteilhaft, dass bei einer Weiterbildungsvariante die Querschnittsbreite B in einem Bereich von 1-20 mm, bevorzugt zwischen 3-10 mm liegt. Eine Länge des Verwerfungsaufnahmeraums entlang seiner Längsachse liegt in einem Bereich von 10-100 mm, bevorzugt zwischen 15-50 mm.Also advantageous is an embodiment in which the cross-sectional height H is in a range of 1-20 mm, preferably between 2-10 mm. Furthermore, it is advantageous that in a further development variant, the cross-sectional width B is in a range of 1-20 mm, preferably 3-10 mm. A length of the fault receiving space along its longitudinal axis is in a range of 10-100 mm, preferably 15-50 mm.

Alle Maße sind jeweils mit den hierfür vorgesehenen Mitteln, wie beispielsweise einem Messschieber, zu messen. All dimensions are to be measured in each case with the means provided for this purpose, such as a vernier caliper.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

  • 1 einen Schnitt durch ein RTM-Werkzeug und ein Faserhalbzeug;
  • 2 eine Draufsicht auf ein Faserhalbzeug mit darauf angeordneten Fixierelementen und einem Verwerfungsaufnahmeraum.
Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are shown in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. Show it:
  • 1 a section through a RTM tool and a semi-finished fiber;
  • 2 a plan view of a semi-finished fiber with arranged thereon fixing elements and a fault receiving space.

Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.The figures are exemplary schematic. Like reference numerals in the figures indicate like functional and / or structural features.

1 zeigt einen Schnitt durch eine Werkzeughälfte eines RTM-Werkzeug 1 und durch ein Faserhalbzeug 2, das in dem von dem Formnest des RTM-Werkzeugs 1 bestimmten Hohlraum angeordnet ist. Durch den Schnitt ist der Verwerfungsaufnahmeraum 4 zu sehen, in den durch die Vorwärtsbewegung einer Fließfront entlang des Matrixflussweges X die Faserschicht-Verwerfung 2' geschoben wurde. Am Beginn des Matrixflussweges X wird das Faserhalbzeug 2 durch das Fixiermittel fixiert, das in dem Ausbildungsbeispiel als eine Vielzahl von in den Hohlraum hineinragenden Vorsprüngen ausgebildet ist. Einer der Vorsprünge ist dabei als Stift 5‛‛‛ ausgebildet, der später im Faserverbundbauteil verbleibt. Der andere gezeigte Vorsprung wird von der Oberfläche 3 des Formnests als Zahn in Form eines Rotationskörpers eines symmetrischen Trapezes ausgeformt, wobei die größere Grundfläche des Trapezes in der Oberfläche 3 liegt und die Symmetrielinie die Rotationsachse ist. Um zu verhindern, dass die Faserschicht-Verwerfung 2' über den Bereich des Verwerfungsaufnahmeraums 4 hinaus weiter geschoben wird, weist die Oberfläche 3 des Formnests in Richtung des Matrixflussweges X nach dem Verwerfungsaufnahmeraum 4 ein Fixiermittel als einen in den Hohlraum hineinragenden Vorsprung 5' auf. Der in den Hohlraum hineinragende Vorsprung 5' erstreckt sich über die gesamte Breite des Faserhalbzeugs 2. Breitet sich die Fließfront in den Bereich nach dem in den Hohlraum hineinragenden Vorsprung 5' aus, wird das Faserhalbzeug 2 fixiert, sodass der Bügeleffekt die Form des Faserhalbzeugs 2 in dem Bereich der Fixierung durch den Vorsprung 5' nicht verändern kann. Um die Faserschicht-Verwerfung 2' aufzunehmen, ist der Verwerfungsaufnahmeraum 4 mit einer Querschnittshöhe H größer als eine Höhe der Faserschicht-Verwerfung 2' und einer Querschnittsbreite B breiter als die Breite der Faserschicht-Verwerfung 2'. 1 shows a section through a tool half of a RTM tool 1 and by a semi-finished fiber product 2 that in the of the mold nest of the RTM tool 1 certain cavity is arranged. Through the cut is the warp receiving space 4 seen in the forward movement of a flow front along the matrix flow path X, the fiber layer warp 2 ' was pushed. At the beginning of the matrix flow path X is the semifinished fiber product 2 fixed by the fixing agent, which is formed in the embodiment example as a plurality of protruding into the cavity protrusions. One of the projections is designed as a pin 5 ''', which later remains in the fiber composite component. The other protrusion shown is from the surface 3 formed as a tooth in the form of a body of revolution of a symmetrical trapezoid, wherein the larger base of the trapezium in the surface 3 lies and the line of symmetry is the axis of rotation. To prevent the fiber layer warp 2 ' over the area of the fault location room 4 pushed further, the surface indicates 3 the mold cavity in the direction of the matrix flow path X after the warp receiving space 4 a fixing means as a protruding into the cavity projection 5 ' on. The projecting into the cavity projection 5 ' extends over the entire width of the semifinished fiber product 2 , The flow front propagates in the area after the projecting into the cavity projection 5 ' out, the semi-finished fiber is 2 fixed, so that the ironing effect the shape of the semi-finished fiber 2 in the area of fixation by the projection 5 ' can not change. To the fiber layer warp 2 ' is the fault-taking space 4 having a sectional height H greater than a height of the fiber layer warp 2 ' and a cross-sectional width B wider than the width of the fiber layer warp 2 ' ,

In 2 ist ein Faserhalbzeug 2 mit darauf angeordneten Fixiermitteln und Verwerfungsaufnahmeraum 4 aus einer Draufsicht zu sehen. Am Beginn des Matrixflussweges X auf dem gezeigten Ausschnitt des Faserhalbzeugs 2 ist eine Vielzahl A von Vorsprüngen zu erkennen, die aus insgesamt vier Vorsprüngen besteht und die in ihrer Anordnung zueinander orthogonal zu dem Matrixflussweg X sind. Das Faserhalbzeug 2 wird am Beginn des Matrixflussweges auf dem Faserhalbzeug 2 durch die Vielzahl A von Vorsprüngen gegenüber dem Formnest des RTM-Werkzeug 1 fixiert, wobei die Vorsprünge der Vielzahl A von Vorsprüngen als Stifte 5‛‛‛ geformt sind. Die sich entlang des Matrixflussweges X ausbreitende Fließfront der Matrix streicht das Faserhalbzeug 2 glatt, sodass eine oder mehrere Faserschicht Verwerfungen 2' vor der Fließfront entstehen und von dieser vor sich her geschoben werden. Durch die Faserschicht-Verwerfungen 2' kommt es zu einer Verjüngung des Faserhalbzeugs 2 in den Bereichen, die von der Fließfront bereits passiert wurden. Um eine Ausbreitung der Faserschicht-Verwerfung 2' in den Randbereich des Faserhalbzeugs 2 zu verhindern, ist ein Fixiermittel flankierend zu dem in dem RTM-Werkzeug 1 vorbestimmten Matrixflussweg X ausgebildet. Zu beiden Seiten des Matrixflussweges ist jeweils ein Fixiermittel in Form einer Vielzahl C von in den Hohlraum hineinragenden Vorsprüngen angeordnet. Die jeweils fünf Vorsprünge der Vielzahl C flankieren beidseitig den Matrixflussweg X und die sich in Richtung des Matrixflussweges X ausbreitende Fließfront. Die einzelnen Vorsprünge der Vielzahl C von Vorsprüngen sind als Zähne in Form von Rotationskörpern symmetrischer Trapeze ausgeformt, wobei die Symmetrieachse als Rotationsachse dient und die größere Grundfläche des Trapezes in der Oberfläche des Formnests liegt. Durch die Fixiermittel wird die in der nicht von Fixiermitteln fixierten Fläche des Faserhalbzeugs 2 entstehende Faserschicht-Verwerfung 2' in den Verwerfungsaufnahmeraum 4 geschoben. Um zu verhindern, dass sich die Faserschicht-Verwerfung 2' über den Bereich des Verwerfungsaufnahmeraums 4 hinweg ausbreitet, wird der Verwerfungsaufnahmeraum auf drei Seiten von einem Fixiermittel, das als ein einzelner in den Hohlraum hineinragender Vorsprung 5' ausgebildet ist, eingeschlossen. Der Abtrennbereich Z, in dem der Vorsprung 5' und der Verwerfungsaufnahmeraum 4 liegen, wird in einem späteren Prozessschritt von dem Bereich Y abgetrennt. Der Bereich Y bildet dabei die endkonturnahe Form des Faserverbundbauteils aus.In 2 is a semi-finished fiber product 2 with fixing means disposed thereon and fault receiving space 4 seen from a top view. At the beginning of the matrix flow path X on the section of the semi-finished fiber product shown 2 is a plurality A of protrusions to recognize, which consists of a total of four protrusions and which are in their arrangement mutually orthogonal to the matrix flow path X. The semifinished fiber product 2 is at the beginning of the matrix flow path on the semifinished fiber product 2 by the plurality A of protrusions with respect to the mold cavity of the RTM tool 1 fixed, wherein the projections of the plurality A of projections as pins 5 '''are formed. The flow front of the matrix propagating along the matrix flow path X sweeps the semifinished fiber product 2 smooth, leaving one or more fibrous layers distortions 2 ' arise in front of the flow front and be pushed by this in front of him. Through the fiber layer faults 2 ' it comes to a rejuvenation of the semifinished fiber product 2 in the areas that have already passed from the flow front. To spread the fiber layer warp 2 ' in the edge region of the semifinished fiber product 2 To prevent this, a fixative is flanking that in the RTM tool 1 predetermined matrix flow path X is formed. On both sides of the matrix flow path, in each case a fixing means in the form of a plurality C of protrusions projecting into the cavity is arranged. The respective five projections of the plurality C flank the matrix flow path X on both sides and the flow front propagating in the direction of the matrix flow path X. The individual projections of the plurality C of projections are formed as teeth in the form of bodies of symmetry trapezoids, wherein the axis of symmetry serves as a rotation axis and the larger base surface of the trapezoid lies in the surface of the mold cavity. The fixing agent causes the surface of the semifinished fiber product which is not fixed by fixing means to become fixed 2 resulting fiber layer warp 2 ' into the fault-taking space 4 pushed. To prevent the fiber layer warp 2 ' over the area of the fault location room 4 spreads, the fault receiving space on three sides of a fixing, which as a single protruding into the cavity projection 5 ' is formed, enclosed. The separation area Z, in which the projection 5 ' and the fault-taking space 4 are separated from the area Y in a later process step. The region Y forms the near-net shape of the fiber composite component.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise könnte der Verwerfungsaufnahmeraum durch eine Teilung des RTM-Werkzeugs realisiert sein, bei dem die Teile des RTM- Werkzeugs voneinander beabstandet sind.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use. For example, the fault location could be due to a division of the RTM tool be realized, in which the parts of the RTM tool are spaced from each other.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013107991 A1 [0004]DE 102013107991 A1 [0004]
  • WO 2005/077632 [0004]WO 2005/077632 [0004]

Claims (10)

RTM-Werkzeug (1) zur Herstellung eines Faserverbundbauteils, wobei das Faserverbundbauteil eine sich beim Einbringen einer Matrix in ein Faserhalbzeug (2) zumindest zum Teil entlang eines in dem RTM-Werkzeug vorbestimmten Matrixflussweges (X) bewegende Faserschicht-Verwerfung (2') ausbildet, wobei das RTM-Werkzeug (1) ein einen Hohlraum bestimmendes Formnest aufweist, in dessen Oberfläche (3) ein Verwerfungsaufnahmeraum (4) zur Aufnahme der Faserschicht-Verwerfungen (2') eingesenkt ist, der Verwerfungsaufnahmeraum (4) einen zu der Oberfläche (3) orthogonalen und zu dem Matrixflussweg (X) parallelen Verwerfungsaufnahmeraum-Querschnitt besitzt, dessen Querschnittsbreite B größer ist als seine Querschnittshöhe H und das Formnest an der Oberfläche (3) ein in den Hohlraum weisendes Fixiermittel aufweist, das ausgebildet ist, das Faserhalbzeug (2) in dem Formnest flächig positionsfest zu fixieren, indem es in das Faserhalbzeug (2) eingreift.RTM tool (1) for producing a fiber composite component, wherein the fiber composite component forms a fiber layer fault (2 ') moving at least in part along a matrix flow path (X) predetermined in the RTM tool when introducing a matrix into a semi-finished fiber product (2) , in which the RTM tool (1) has a mold cavity defining a cavity, in the surface (3) of which a warpage receiving space (4) for receiving the fiber layer warping (2 ') is sunk in, the warp receiving space (4) has a warp receiving space cross section orthogonal to the surface (3) and parallel to the matrix flow path (X), the cross sectional width B of which is greater than its sectional height H and the mold cavity on the surface (3) has a pointing into the cavity fixing means which is adapted to fix the semi-finished fiber product (2) in the mold cavity in a positionally fixed position by engaging in the semifinished fiber product (2). RTM-Werkzeug (1) nach Anspruch 1, wobei das RTM-Werkzeug (1) zumindest eine Werkzeughälfte umfasst, die zumindest einen Teil des Formnests ausbildet, der den Verwerfungsaufnahmeraum (4) und/oder das Fixiermittel ausbildet.RTM tool (1) to Claim 1 wherein the RTM tool (1) comprises at least one mold half forming at least a part of the mold cavity forming the warp receiving space (4) and / or the fixing means. RTM-Werkzeug (1) nach Anspruch 2, wobei der Verwerfungsaufnahmeraum (4) in einem Randbereich der Werkzeughälfte ausgebildet ist, der das Faserhalbzeug (2) umschließt.RTM tool (1) to Claim 2 wherein the fault receiving space (4) is formed in an edge region of the tool half, which encloses the semi-finished fiber product (2). RTM-Werkzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das RTM-Werkzeug (1) einen in dem Hohlraum angeordneten Faserverbundbauteilkern umfasst, der den Verwerfungsaufnahmeraum (4) und/oder das Fixiermittel ausbildet.RTM tool (1) according to one of the preceding claims, wherein the RTM tool (1) comprises a fiber composite core disposed in the cavity forming the warp receiving space (4) and / or the fixing means. RTM-Werkzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fixiermittel jeweils zu beiden Seiten entlang des in dem Formnest vorbestimmten Matrixflussweges (X) vorgesehen ist, sodass die Fixiermittel die sich entlang des Matrixflussweges (X) bewegende Faserschicht-Verwerfung (2') flankieren und die Faserschicht-Verwerfung (2') in Richtung des Aufnahmeraums führen.RTM tool (1) according to one of the preceding claims, wherein the fixing agent is provided on both sides along the matrix flow path (X) predetermined in the mold cavity so that the fixing means flank the fiber layer bump (2 ') moving along the matrix flow path (X) and the fiber layer bump (2') flanking of the recording room. RTM-Werkzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fixiermittel in dem durch das Formnest vordefinierten Matrixflussweg (X) angeordnet ist.RTM tool (1) according to one of the preceding claims, wherein the fixing agent is arranged in the matrix flow path (X) predefined by the mold cavity. RTM-Werkzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fixiermittel durch einen in den Hohlraum hineinragenden Vorsprung (5') gebildet ist.RTM tool (1) according to one of the preceding claims, wherein the fixing means is formed by a projection (5 ') projecting into the cavity. RTM-Werkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Fixiermittel durch eine Vielzahl von in den Hohlraum hineinragenden Vorsprüngen gebildet ist und die Vorsprünge der Vielzahl von Vorsprüngen in regelmäßigen Abständen auf der Oberfläche (3) angeordnet sind.RTM tool (1) after one of Claims 1 to 6 wherein the fixing means is formed by a plurality of protrusions projecting into the cavity and the protrusions of the plurality of protrusions are arranged on the surface (3) at regular intervals. RTM-Werkzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Querschnittshöhe H in einem Bereich von 1-5 mm liegt.RTM tool (1) according to one of the preceding claims, wherein the cross-sectional height H is in a range of 1-5 mm. RTM-Werkzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Querschnittsbreite B in einem Bereich von 1-10 mm liegt.RTM tool (1) according to one of the preceding claims, wherein the cross-sectional width B is in a range of 1-10 mm.
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