DE3145698A1 - Apparatus for producing components from fibre-reinforced materials - Google Patents

Apparatus for producing components from fibre-reinforced materials

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Abstract

The invention relates to an apparatus for producing components from fibre-reinforced materials, for example glass-fibre laminates or components from other materials, which are adhesively bonded under a vacuum, cured and subjected to pressure in similar production processes. The apparatus comprises a compression mould (1) having a mould body (3) adapted to the component (4, 5) to be produced. The fibre-reinforced material for the component is laid onto the mould body (3); a membrane (6), for example of silicone rubber, adapted in the mould to the component, is slipped over this arrangement. The membrane overlaps the fibre-reinforced material for the component. In this marginal region (7), the membrane is provided with a peripheral sealing profile (8), which engages in a correspondingly shaped profile seat (9) within the compression mould (1). As a result, the space between membrane, compression mould and fibre-reinforced material is sealed off gas-tightly from the outside. By means of a vacuum connection (10) of the membrane, a negative pressure can then be generated in this space, by which pressure the material for the component is compressed. To improve the gas-tight seating of the membrane in the region of the sealing lip (8), a further vacuum connection (11, 12) may be provided, by means of which a negative pressure is generated in the hollow space between sealing lip (8) and the bottom of the profile seat (9), by which pressure the sealing lip is sucked firmly into the profile seat. The advantage of such an arrangement is that the membrane (6) can be used repeatedly; in this way, 50 or more components can be produced with one membrane. <IMAGE>

Description

Vorrichtung zum Fertigen von Bauteilen aus faserverstärktenDevice for manufacturing components from fiber-reinforced

Werkstoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fertigen von Bauteilen aus faserverstärkten werkstoffen oder Bauteilen aus anderen Werkstoffen, die unter Vakuum verklebt, ausgehärtet und ähnliche Fertigungsverfahren mit Druck - beaufschlagt werden, gemäB dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.Materials The invention relates to an apparatus for manufacturing of components made of fiber-reinforced materials or components made of other materials, those glued under vacuum, cured and similar manufacturing processes with pressure - be acted upon, according to the preamble of claim 1.

Bauteile aus faserverstärkten Werkstoffen, so z.B. mit einem Bindemittel getränkten Glasfaserlaminatenoder dergleichen, werden heutzutage in einer Vielzahl von technischen Bereichen eingesetzt. Solche Bauteile haben gegenüber solchen aus herkömmlichen Werkstoffen den Vorteil geringen Gewichts und oftmals auch größerer mechanischer Festigkeit. Ein wichtiges Einsatzgebiet derartiger Bauteile ist z.B. der Flugzeugbau, wo Fenster oder Türrahmenverkleidungen und Verkleidungen sowie Rohre,z.B.Components made of fiber-reinforced materials, e.g. with a binding agent impregnated fiberglass laminates or the like are used in a variety today used by technical areas. Such components have advantages over those conventional materials have the advantage of low weight and often larger mechanical strength. An important field of application of such components is e.g. the aircraft industry, where window or door frame panels and linings as well Pipes, e.g.

für Klimaanlagen aus faserverstärkten Werkstoffen hergestellt werden.for air conditioning systems made of fiber-reinforced materials.

Eine bekannte Vorrichtung zum Fertigen von Bauteilen aus faserverstärkten Werkstoffen weist eine Preßform mit einem Formkörper auf, der an die Form des zu fertigenden Bauteils angepaßt ist. Auf den Formkörper werden dann die faserverstärkten Werkstoffe, so z.B. imprägnierte Glasfaserlaminatmatten aufgelegt. Ober diese Anordnung wird nun eine Folie gelegt, die mit ihren Rändern über die Bauteilbegrenzung herausragt und dort mit einem Klebemittel, so z.B. einer Klebeschnur aus Silan mit der Preßform vakuumdicht verklebt wird. Die Folie weist einen Vakuumanschluß auf, der zu einer Pumpe führt.Aus dem annähernd gasdichten Raum zwischen F6btpreBkörper und faserverstärktem Werkstoff für das Bauteil wird nun die Luft abgesaugt, so daß sich die Folie auf den faserverstärkten Werkstoff legt und diesen gegen den Formkörper der Preßform preßt. Anschließend wird das Bauteil z.B. in einem Autoklaven unter Erhaltung des Preßdruckes ausgehärtet.A known device for manufacturing components from fiber-reinforced Materials has a mold with a molded body, which is to the shape of the producing component is adapted. The fiber-reinforced Materials, such as impregnated glass fiber laminate mats, are applied. Upper this arrangement is now placed a film, which with its edges over the component boundary protrudes and there with an adhesive, e.g. an adhesive cord made of silane the mold is glued in a vacuum-tight manner. The film has a vacuum connection, which leads to a pump. From the almost gas-tight space between the pressed body and fiber-reinforced material for the component, the air is now extracted so that the film lies on the fiber-reinforced material and this against the molded body the mold presses. The component is then placed in an autoclave, for example Preservation of the pressing pressure cured.

Beim Absaugen der Luft aus dem Raum zwischen Folie, Preßform und faserverstärktem Werkstoff verknittert die Membran stark, wodurch deren auf den faserverstärkten Werkstoff drückende Unterseite sehr unregelmäßig ausgestaltetwird. Allerdings sind diese Unregelmäßigkeiten nicht so groß, daß dadurch die Struktur des Bauteiles negativ beeinflußt würde.When the air is sucked out of the space between the film, the mold and the fiber-reinforced Material wrinkles the membrane severely, causing its on the fiber-reinforced Material pressing underside is designed very irregularly. However, are these irregularities are not so great that this negatively affects the structure of the component would be affected.

Ein hauptsächlicher Nachteil des geschilderten Fertigungsverfahrens liegt darin, daß durch das Aufkleben der Folie an deren Rand auf die Preßform die Folie praktisch nur für die Herstellung eines einzigen Bauteiles verwendet werden kann. Ist das Bauteil fertiggestellt, so muß die Klebverbindung zwischen Folie und Preßform aufgebrochen werden und anschließend auch die Preßform selbst von dem Klebstoff gereinigt werden. Sollte die Folie nochmals verwendet werden sollen, so müßte auch diese Folie gereinigt werden. Diese Reinigungsarbeiten sind jedoch so zeitautwendig, daß es in der Regel vorgezogen wird, zur Herstellung eines weiteren Bauteiles eine neue Folie zu verwenden. Außerdem kann bei einer bereits einmal verwendeten Folie nicht ausgeschlossen werden, daß die Folie durch die erwähnte Verknitterung nicht meh-r gasdicht ist.A major disadvantage of the manufacturing process described is that by gluing the film at the edge of the mold on the Foil can practically only be used for the production of a single component can. When the component is finished, the adhesive bond between the film and The mold are broken open and then also the mold be cleaned of the adhesive itself. Should the foil be used again should, then this film would also have to be cleaned. These cleaning jobs are however, so time consuming that it is usually preferred to manufacture one to use a new film for another component. In addition, one can already Once used film can not be excluded that the film by the mentioned Wrinkling is no longer gas-tight.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Frage stehenden Art zum Fertigen von Bauteilen aus faserverstärkten Werkstoffen anzugeben, mit der Bauteile unabhängig von deren Form paßgenau hergestellt werden können und bei der die dazu verwendete Folie mehrfach genutzt werden kann.The invention is based on the object of providing a device of the in Type in question for manufacturing components from fiber-reinforced materials specify with which components can be manufactured with an accurate fit regardless of their shape and in which the film used for this purpose can be used several times.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is according to the invention by the characterizing Part of claim 1 specified features solved.

Demgemäß wird eine Folie bzw. Membran verwendet, die an die Form des Bauteiles angepaßt ist und die längs ihres gesamten Randbereiches ein Dichtprofil aufweist, der auf Seiten der Preßform ein entsprechender Profilsitz zugeordnet ist.Accordingly, a film or membrane is used, which to the shape of the Component is adapted and along its entire edge area a sealing profile has, which is assigned a corresponding profile seat on the side of the mold.

Durch das Vorformen der Membran wird diese beim Pressen des Bauteiles nicht mehr zerknitt1ert, sondern liegt glatt über dem zu fertigenden Bauteil. Durch das umlaufende Dichtprofil dem in der Preßform vorgesehenen Profilsitz wird der Unterdruckraum zwischen Membran , Bauteil und Preßform ohne zusätzliche Hilfsmittel, wie Verklebungen oder dergleichen, nach außen gasdicht abgedichtet.The membrane is preformed when the component is pressed no longer wrinkled, but lies flat over the component to be manufactured. By the circumferential sealing profile of the profile seat provided in the compression mold is the Negative pressure space between membrane, component and mold without additional aids, such as adhesions or the like, sealed gas-tight to the outside.

Aufgrund dieser beiden Merkmale kann ein und dieselbe Membran mehrmals zur Fertigung von Bauteilen verwendet werden; Versuche haben gezeigt, daß solche Membranen aus elastischem Silikon-Kautschuk ohne weiteres 50mal verwendet werden , ohne daß sich negative Veränderungen bemerkbar machen.Because of these two characteristics, the same membrane can be used several times used to manufacture components; try have shown, that such membranes made of elastic silicone rubber easily used 50 times without negative changes becoming noticeable.

Auch wenn eine solche Membran in der Herstellung teurer ist als die bisher verwendete Folie, so wird dieses durch die mehrfache Verwendungsmöglichkeit mehr als wettgemacht. Für /z.B.Even if such a membrane is more expensive to manufacture than that Foil previously used, this is due to the multiple uses more than made up for it. For / e.g.

die Fertigung von Halbrohren sind die höheren Ersteilungskosten für eine vorgeformte und selbstdichtende Membran bereits /ca.the production of half-tubes are the higher production costs for a pre-formed and self-sealing membrane already / approx.

nach zehn Fertigungszyklen amortisiert; danach wird die Fertigung mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung billiger gegenüber dem obigen erwähnten Verfahren mit jeweils einer neuen Folie für jedes zu fertigende Bauteil.amortized after ten production cycles; after that the manufacturing with a device according to the invention cheaper than the above mentioned Process with a new film for each component to be manufactured.

Der gasdichte Sitz der Membran auf Bauteil und Preßform kann noch verbessert werden, wenn die Form dieser beiden Teile zu einem Preßsitz führt, vorzugsweise sind hierzu Dichtprofil und Profilsitz im Querschnitt konisch ausgebildet.The gas-tight seat of the membrane on the component and the mold can still be improved if the shape of these two parts results in an interference fit, preferably For this purpose, the sealing profile and profile seat have a conical cross-section.

Die Abdichtung zwischen Membran und Preßform im Bereich des Dichtprofils kann dadurch verbessert werden, daß der Profilsitz mit einem Vakuumanschluß zu versehen, über den der freibleibende Raum zwischen Profilsitz und Dichtlippe evakuiert werden kann, so daß hierdurch die Dichtlippe fest in den Profilsitz eingesaugt wird.The seal between the membrane and the mold in the area of the sealing profile can be improved by providing the profile seat with a vacuum connection, Via which the remaining space between the profile seat and the sealing lip can be evacuated can, so that the sealing lip is firmly sucked into the profile seat as a result.

Im übrigen könnte dieser Vakuumanschluß auch zur Erzeugung des Unterdruckes zwischen Me..Oran, Bauteil und Preßform dienen.In addition, this vacuum connection could also be used to generate the negative pressure serve between Me..Oran, component and mold.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur näher erläutert, in der eine geschnittene perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Fertigen von Bauteilen, und zwar in diesem Falle eines Halbrohres aus faserverstärkten Werkstoffen dargestellt ist.The invention is based on the only one embodiment Figure explained in more detail in which a cut perspective View of a device according to the invention for manufacturing components, namely in this case a half-pipe made of fiber-reinforced materials is shown.

Die Vorrichtung weist enle Preßform 1 bestehend aus einer Grundplatte 2 und einem Formkörper 3 auf, der entsprechend des zu fertigenden Halbrohres die Form eines vollen Halbzylinders hat. Die Preßform 1 ist z.B. aus Stahl.The device has a mold 1 consisting of a base plate 2 and a molded body 3, which corresponds to the half-pipe to be manufactured Has the shape of a full half cylinder. The die 1 is made of steel, for example.

Auf diesen Formkörper 3 wird ein Glasfaserlaminat 4 mit der Form des zu fertigenden Halbrohres aufgelegt. Das Glasfaserlaminat 4 umgibt die äußere Zylinderoberfläche des Formkörpers und weist zu beiden Seiten noch zwei Flansche 5 auf, die auf der Grundplatte 2 der Preßform anliegen.On this molded body 3 is a glass fiber laminate 4 with the shape of to be manufactured half-pipe placed. The glass fiber laminate 4 surrounds the outer cylinder surface of the molded body and has two flanges 5 on both sides, which are on the Make contact with the base plate 2 of the mold.

Auf die so vorbereitete Preßform wird eine vorgeformte Membran 6 aus elastischem Silikon-Kautschuk gestülpt. Diese Membran 6 ist so vorgeformt, daß sie direkt auf dem Glasfaserlaminat 4 und den Flanschen 5 aufliegt, sowie an den beiden Stirnseiten des Formkörpers 3 anliegt. Die Membran 6 überlappt die beiden Flansche 5 des Glasfaserlaminats und liegt mit ihrem umlaufenden Randbereich 7 auf der Grundplatte 2 der Preßform 1 auf. In diesem Randbereich 7 weist die Membran eine gegen die Grundplatte 2 der Preßform 1 gerichtete, sich nach unten konisch verjüngendes Dichtprofil 8 auf, die in einen entsprechend geformten konischen Profilsitz 9 in der Grundplatte 2 eingreift. Dichtprofil 8 und Profilsitz 9 verlaufen in einer geschlossenen Schleife längs des Randbereiches 7 der Membran um den Formkörper 3 mit dem belegten Glasfaserlaminat 4 herum.A preformed membrane 6 is made on the mold prepared in this way elastic silicone rubber. This membrane 6 is preformed so that it rests directly on the fiberglass laminate 4 and the flanges 5, as well as on the two Front sides of the molded body 3 rests. The membrane 6 overlaps the two flanges 5 of the glass fiber laminate and lies with its circumferential edge area 7 on the base plate 2 of the mold 1. In this edge area 7, the membrane has one against the base plate 2 of the mold 1 directed, conically tapering downward sealing profile 8 on, which in a correspondingly shaped conical profile seat 9 in the base plate 2 intervenes. Sealing profile 8 and profile seat 9 run in a closed loop along the edge region 7 of the membrane around the molded body 3 with the coated glass fiber laminate 4 around.

Durch die in den Profilsitz 9 eingreifende Dichtlippe 8 wird der Raum zwischen Membran, Preßform und Glasfaserlaminat nach außen gasdicht abgeschlossen.By engaging in the profile seat 9 sealing lip 8, the space between membrane, mold and glass fiber laminate sealed gas-tight to the outside.

Zum Evakuieren dieses Raumes weist die Membran 6 einen Vakuumanschluß 10 auf, der in diesem Falle am Scheitel der Membran -wölbung oberhalb des Formkörpers 3 angebracht oder in das Werkzeug integriert ist. Dieser Vakuumanschluß 10 ist mit einer nicht dargestellten Pumpe verbunden, durch die die Luft aus dem erwähnten Raum zwischen Membran, Preßform und Glasfaserlaminat herausgesaugt wird. To evacuate this space, the membrane 6 has a vacuum connection 10, which in this case at the apex of the membrane -wölbung above the molded body 3 is attached or integrated into the tool. This vacuum connection 10 is with connected to a pump, not shown, through which the air from the mentioned Space between membrane, mold and fiberglass laminate is sucked out.

Durch den dabei entstehenden Unterdruck wird das Glasfaserlaminat 4 mit den Flanschen 5 zwischen Formkörper 3 bzw. Grundplatte 2 und Membran 6 eingepreßt. Durch den Unterdruck wird hierbei die Preßkraft bestimmt. Lufteinschlüsse innerhalb des Glasfaserlaminats werden auf diese Weise herausgedrückt und von der Pumpe abgesaugt. Das derart gepreßte Glasfaserlaminat kann dann z.B. in einem Autoklaven oder Umluftofen ausgehärtet werden. The resulting negative pressure causes the glass fiber laminate to become 4 pressed in with the flanges 5 between the molded body 3 or base plate 2 and membrane 6. The pressing force is determined by the negative pressure. Air pockets inside of the fiberglass laminate are pushed out in this way and sucked off by the pump. The fiberglass laminate pressed in this way can then, for example, be placed in an autoclave or convection oven to be cured.

Ist die Aushärtung abgeschlossen, so wird die Membran und anschließend das jetzt fertige Bauteil, d.h. ein Halbrohr, von der Preßform abgenommen. Das fertige Bauteil kann mit einem weiteren ebenso hergestellten zu einem Vollrohr ergänzt werden, wobei die beiden Halbrohre im Bereich der Flansche 5 miteinander verbunden werden.When the curing is complete, the membrane and then the now finished component, i.e. a half-pipe, is removed from the mold. The finished one Component can be supplemented with another, likewise manufactured, full pipe, the two half-tubes being connected to one another in the area of the flanges 5.

Der gasdichte Sitz der Membran 6 auf der Preßform kann noch dadurch verbessert werden, daß von dem konischen Profilsitz 9 ein Vakuumanschluß 11 abgezweigt wird, der zu einer wiederum nicht dargestellten Pumpe führt. Durch Einschalten der Pumpe kann dann in dem freien Raum zwischen dem Boden des Profilsitzes und der Dichtlippe 8 ein Unterdruck erzeugt werden, durch den die Dichtlippe 8 fest in den Profilsitz 9 gezogen wird. Anstatt für diesen Zweck einen eigenen Vakuumanschluß 11, wie gezeigt,vorzusehen, wäre es auch möglich, den erwähnten Hohlraum zwischen Dichtlippe und Profilsitz 9 durch die mit dem Vakuumanschluß 10 der Membran verbundene Pumpe zu evakuieren. Hierzu können, wie auf der rechten Seite der Figur angedeutet, in der Dichtlippe 8 mehrere Schlitze 12 an der Innen- seite der Dichtlippe 8 vorgesehen werden, die den erwähnten Hohlraum mit dem zu evakuierenden Zwischenraum zwischen Membran , Preßform und Bauteil verbinden. Auf diese Weise wird lediglich ein einziger Vakuumanschluß benötigt, über den beide Räume evakuiert werden. Im Prinzip ist es dabei gleichgültig, ob dieses der Vakuumanschluß 10 an der Membran oder der Vakuumanschluß 11 am Dichtprofil ist. The gas-tight seat of the membrane 6 on the mold can still thereby be improved that a vacuum connection 11 branches off from the conical profile seat 9 is, which again leads to a pump, not shown. By switching on the The pump can then be in the free space between the bottom of the profile seat and the sealing lip 8 a negative pressure can be generated by which the sealing lip 8 firmly in the profile seat 9 is drawn. Instead of providing a separate vacuum connection 11 for this purpose, as shown, it would also be possible to use the mentioned cavity between the sealing lip and the profile seat 9 to be evacuated by the pump connected to the vacuum connection 10 of the membrane. For this purpose, as indicated on the right-hand side of the figure, in the sealing lip 8 several slots 12 on the inner side of the sealing lip 8 is provided be that the mentioned cavity with the space to be evacuated between Connect membrane, mold and component. This way there will only be one Vacuum connection is required, via which both rooms are evacuated. In principle it is It does not matter whether this is the vacuum connection 10 on the membrane or the vacuum connection 11 is on the sealing profile.

Obwohl für dieses Ausführungsbeispiel ein positiver, d.h.Although for this embodiment a positive, i.

konvexer Formkörper 3 verwendet worden ist, ist es auch möglich, konkave Formen zur Herstellung konkaver Bauteile zu verwenden. Die Membran muß dann natürlich entsprechend konkav vorgeformt werden.Convex shaped body 3 has been used, it is also possible to concave To use molds to produce concave components. The membrane must then of course be preformed accordingly concave.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (5)

Vorrichtung zum Fertigen von Bauteilen aus faserverstärkten Werkstoffen P a t e n t a n s p r ü c h e Vorrichtung zum Fertigen von Bauteilen aus faserverstärkten Werkstoffen mit einer Preßform, die einen Formkörper in Form des zu fertigenden Bauteiles aufweist, auf den der faserverstärkte Werkstoff für das Bauteil auflegbar ist; ferner mit einer den faserverstärkten Werkstoff für das Bauteil überdeckenden und an den Rändern überlappenden Folie, die in ihrem überlappenden Randbereich gegenüber der Preßform abdichtbar ist, und mit einem Vakuumanschluß zum Erzeugen eines Unterdrucks im Raum zwischen Folie, Preßform und faserverstärktem Werkstoff und damit zum Pressen des faserverstärkten Werkstoffs zwischen Formkörper und Folie, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Folie als der Bauteilform (3) angepaßte vorgeformte Membran (6) ausgebildet ist, die in ihrem über den faserverstärkten Werkstoff (4, 5) für das Bauteil hinausragenden Randbereich (7) ein um das zu fertigende Bauteil (4, 5) umlaufendes, gegen die Preßform (1) gerichtetes Dichtprofil (8) aufweist, und daß die Preßform einen an die Dichtprofilform angepaßten Profilsitz (9) zur Aufnahme des Dichtprofiles (8) bei auf die Preßform aufgesetzter Membran zur Abdichtung des Raumes zwischen Membran, Preßform und faserverstärktem Werkstoff aufweist.Device for manufacturing components from fiber-reinforced materials P a t e n t a n s p r ü c h e Device for manufacturing components from fiber-reinforced Materials with a mold that has a shaped body in the form of the to be manufactured Has component on which the fiber-reinforced material for the component can be placed is; also with a covering the fiber-reinforced material for the component and at the edges overlapping film, which is opposite in its overlapping edge area the mold is sealable, and with a vacuum connection for generating a negative pressure in the space between the film, the mold and the fiber-reinforced material and thus for pressing the fiber-reinforced material between the molded body and the film, in that the film is adapted to the component shape (3) preformed membrane (6) is formed, which in its over the fiber-reinforced Material (4, 5) for the component protruding edge area (7) around the to be manufactured Component (4, 5) has a circumferential sealing profile (8) directed against the mold (1), and that the mold has a profile seat (9) adapted to the sealing profile shape Recording of the sealing profile (8) when the membrane is placed on the mold for sealing of the space between the membrane, mold and fiber-reinforced material. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtprofil (8) und Profilsitz (9) jeweils einen konischen Querschnitt aufweisen.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sealing profile (8) and profile seat (9) each have a conical cross section. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Dichtprofil (9) ein Vakuumanschluß (11, 12) mündet, um über einen zu erzeugenden Unterdruck das Dichtprofil (8) in den Profilsitz (9) einzusaugen.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that in the sealing profile (9) a vacuum connection (11, 12) opens to a sucking the sealing profile (8) into the profile seat (9) generating negative pressure. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6) mit einem Vakuumanschluß (10) versehen ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the membrane (6) is provided with a vacuum connection (10). 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6) aus Silikon-Kautschuk gefertigt ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the membrane (6) is made of silicone rubber.
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