DE60115055T2

DE60115055T2 - Verfahren und formwerkzeug zur herstellung von faser-verstärkten produkten

Info

Publication number: DE60115055T2
Application number: DE60115055T
Authority: DE
Inventors: Ake Westerlund; Anders Jansson; Bengt Asplund
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: ATE309900T1; CN1436119A; EP1309444B1; AU2001264453A1; US20050161862A1; DE60115055D1; SE515907C2; CA2409968A1; EP1309444A1; CN1215931C; CA2409968C; US7419628B2; WO2001096095A1; SE0002256L; SE0002256D0

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Produkten aus faserverstärktem warmhärtendem Plastik mit eingebundenen Einsatzteilen durch Formpressen eines warmaushärtenden Harzes zwischen zwei zusammenfügbaren Hälften einer trennbaren Pressform, wodurch das Einsatzteil in der Formhöhlung in Position gehalten wird, die zwischen den beiden zusammenfügbaren Hälften der Pressform vor dem Formpressen des Produkts begrenzt wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein Formwerkzeug zum Ausführen des Verfahrens, und die Verwendung von warmaushärtenden Harzen.
Stand der Technik
Die Herstellung von geformten Gütern, bei denen das Anfangsmaterial im wesentlichen verstärktes Plastikmaterial umfasst, findet statt, indem eine vorbestimmte Menge von Formmaterial eines warmaushärtenden Harzes zwischen zwei Stahlpressformen bei Temperaturen gepresst wird, die üblicherweise im Bereich von 140–165° liegen. Das Formpressen wird üblicherweise in hydraulischen Niederdruckpressen ausgeführt, bei denen der Formgebungspressdruck als verhältnismäßig niedrig angesehen werden kann und im allgemeinen 5–20 MPa pro projizierter Fläche der geformten Güter nicht übersteigt. Der Hohlraum wird durch die vertieften Flächen der beiden zusammenfügbaren Pressformhälften in der Form eines oberen Teils und eines unteren Teils bestimmt, die üblicherweise aus Maschinenwerkzeugstahl gefertigt sind und sorgfältig ausgestaltete Schnittkanten oder Presskanten aufweisen, deren Aufgabe es ist, den Hohlraum abzudichten und jedes etwaige überschüssige Material abzuschneiden.
Die japanische Patentanmeldung JP 60130129 stellt ein Verfahren bereit, um einen Anschlussrahmen bzw. Chipträger in eine Form einzubinden, um Hochspannung eine parallelen Position auszurichten, wenn das Harz in die geschlossene Pressform gefüllt wird. Die Stifte werden vor dem abschließenden Füllen herausgezogen, und daher wird die Notwendigkeit, die Hängestifte zu herausschneiden und dadurch entstehende Risse beseitigt.
Die Europäische Patentanmeldung EP0342237 offenbart ein Verfahren, um ein elektrisch leitendes Material wie ein Metall, ein elektrisch leitendes Harz, etc. einzuarbeiten, welches eine elektromagnetische Abschirmeigenschaft aufweist, mit inneren und äußeren Schichten, die aus Synthetikharz oder ähnlichem gefertigt sind, um ein elektromagnetisches Abschirmgehäuse herzustellen, um elektrische Geräte abzudecken, für die elektromagnetische Abschirmung notwendig ist.
Die US-Patentanmeldung US4100247 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Plastikscheibenrads für ein Straßenfahrzeug mit Verstärkung.
Die US-Patentanmeldung US4470786 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, in der ein Einsatzteil in einer Formhöhlung durch einen Stift gestützt wird.
Die Europäische Patentanmeldung EP384653 offenbart ein Verfahren, um ein perforiertes, faserverstärktes Kompositmaterial herzustellen, welches für Strukturen geeignet ist, bei denen ein niedriges Verhältnis von Gewicht zu Festigkeit ausgenutzt werden kann, zum Beispiel bei Flugzeugstrukturen.
Die Prozessdurchlaufzeiten des Formpressvorgangs hängen von den Eigenschaften des gewählten Ausgangsmaterials und der Gestaltung und Komplexität des Produkts im Allgemeinen ab, können aber im allgemeinen als relativ kurz betrachtet werden und überschreiten nur selten 2 Minuten. Das Formmaterial bzw. der Formstoff, der für das Formpressen verwendet wird, umfasst üblicherweise eine Art von Material, das mit Harz vorbeschichtet ist, zum Beispiel in der Form einer vorbeschichteten Faserstruktur, sogenannte Pre-Pregs. Dieses vorbeschichtete Material wird üblicherweise als „Sheet Moulding Compound" bezeichnet und wird im folgenden mit dem Begriff SMC-Material bezeichnet. Bei bestimmten Anwendungen besteht eine Notwendigkeit, durch Formpressen hochbeständige Produkte herzustellen, wobei bestimmte Details oder so genannte Einsätze vollständig oder teilweise in das SMC-Material eingearbeitet werden und davon umschlossen werden. Insbesondere wurde gezeigt, dass es wünschenswert ist, Produkte aus SMC-Material mit darin eingearbeiteten und im wesentlichen umschlossenen elektrischen oder elektronischen Bestandteilen in der Form von Leiterplatten oder ähnlichem herstellen zu können.
Beschreibung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verwendung von Formpressen zum Herstellen von Teilen zu verbessern, in welche die Einsätze eingearbeitet und im wesentlichen von dem Formstoff umschlossen werden. Insbesondere wurde gezeigt, dass es wünschenswert ist, Produkte aus SMC-Material herstellen zu können, in die elektronische Bestandteile in der Form von Leiterplatten oder ähnlichem eingearbeitet sind und im wesentlichen von dem SMC-Material umschlossen sind. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, ein Formwerkzeug zu erhalten, um das eigentliche Verfahren auszuführen.
Diese Ziele werden durch das Verfahren, die Vorrichtung und die Verwendung gemäß der Erfindung erreicht, welche die Merkmale haben, die in den unabhängigen Ansprüchen 1, 5 und 11 dargelegt sind. Spezielle Ausführungsformen der Erfindung sind der Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Während des Formens sind Formhälften, die jede einen Satz von Stützvorrichtungen aufweisen, welche hervorstehend verschiebbar sind relativ zu der Formseite, die zu jeder Formhälfte gehört, wobei das Einsatzteil vor und während der Anfangsphase des Formpressens in einer festen Position zwischen den Stützvorrichtungen gehalten wird, wobei die Stützvorrichtungen aus ihrer das Einsatzteil stützenden Position entfernt werden, bevor das Harz in der Form aushärtet, und wobei die Formhälften während des Ausfüllens der Löcher, die nach den Stützvorrichtungen zurückbleiben, weiter zusammengepresst werden, wobei dem Material, das während des Formpressens verwendet wird, ein gewisses Überschussvolumen gegeben wird, das gleich dem Volumen der Löcher ist.
Beschreibung der Figuren
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen genauer beschrieben, wobei:
1 in einer perspektivischen Ansicht ein Durchsichtbild bzw. eine Röntgenansicht durch eine sogenannte Balise bzw. Balisen-Platte zeigt, die als ein Beispiel einer Ausführungsform verwendet wird, um das Prinzip zu beschreiben, welches die Grundlage der vorliegenden Erfindung bildet.
2 eine Längsansicht entlang der Linie II-II in 1 zeigt,
3 in der Form von Kurven ein Diagramm der Zeit und Arbeitsabläufe zeigt, wenn ein SMC-Material in einer herkömmlichen hydraulischen Formpressvorrichtung formgepresst wird, sowie den Betriebszyklus, wenn ein gleichwertiges Produkt aus SMC-Material mit einem darin eingearbeiteten und davon umschlossenen Einsatzteil nach dem Prinzipien dieser Erfindung hergestellt wird.
4 bis 9 zeigen Teilansichten, teilweise im Querschnitt, der verschiedenen Schritte des Herstellungsprozesses gemäß der Erfindung.
Beschreibung einer Ausführungsform
Die in 1 und 2 gezeigte und allgemein mit 1 bezeichnete Balise bzw. Balisen-Platte wird aus einem SMC-Material hergestellt und ist als ein Teil in einem so genannten ATC-System (Automatic Traffic Control, automatische Verkehrssteuerung) eingebaut, das für die automatische Überwachung von Zügen verwendet wird. Die Balisen liegen an Schwellen angebracht zwischen den Schienen, die die Schienengleise bilden, und ihre Aufgabe ist es, Informationen über vorbeikommende Züge an die und von den Computereinheiten, mit denen die Lokomotiven ausgestattet sind, zu erfassen und zu übertragen. Mit Hilfe dieser Informationen kann die Computereinheit der Lokomotive unter anderem seine Position auf der Strecke berechnen und die Aufenthaltsorte anderer Züge bestätigen. Die Informationsübertragung von der Balise zu der Lokomotive oder umgekehrt findet drahtlos statt, wobei die Balise mit einem Übertragungsmittel ausgestattet ist, umfassend einen elektronischen Schaltkreis, der über einen ersten 2 und einen zweiten Verbindungspunkt 3 mit einer Antennenschleife 5 elektronisch kommuniziert, die auf einer Leiterplatte 4 angeordnet ist, wobei diese in dem Formmaterial eingebettet ist, das die Struktur oder den Körper der Balise bildet. Die Balise hat eine vorbestimmte oder erwartete Betriebslebensdauer, und es sollte klar sein, dass die Fähigkeit, Feuchtigkeit und Flüssigkeiten daran zu hindern, sich einen Weg in die empfindliche Antennenschleife 5 zu bahnen, entscheidend ist, wenn diese festgesetzte Lebensdauer erreicht werden soll. Da die Balise 1 den Elementen durch ihre Lage zwischen den Schienen ausgeliefert ist, d.h. sie ist tatsächlich sehr exponiert bzw. ungeschützt, werden gleichzeitig sehr hohe Anforderungen an ihre Zuverlässigkeit und Funktionsfähigkeit gestellt, da die Balise ein Teil eines Sicherheitssystems ist. Nicht zuletzt sollte erkannt werden, dass das effektive Einbetten der Antennenschleife in das Formmaterial dazu beiträgt, die Zuverlässigkeit im Betrieb zu erhöhen, da Flüssigkeiten und Feuchtigkeiten davon abgehalten werden, mit der Antennenschleife in Berührung zu kommen.
Unter Bezugnahme auf 4–9 wird ein Formwerkzeug gezeigt, welches dazu gedacht ist, die Balise 1 wie in 1 gezeigt mit der darin eingebetteten schleifenförmigen Leiterplatte 4 herzustellen. Das Formwerkzeug schließt zwei zusammenfügbare Formhälften bzw. Pressformhälften ein, die eine obere Formhälfte 6 und eine untere Formhälfte 7 umfassen, die auf bekannte Weise ablösbar an den oberen entfernbaren 8 und den unteren festen 9 Teilen eines Presstischs befestigt sind, der durch eine gestrichelte/gepunktete Linie gekennzeichnet und in einer Figur beinhaltet ist, aber nicht weiter veranschaulicht wird. In jedem Fall weisen die beiden zusammenfügbaren Formhälften eine Formfläche oder Arbeitsfläche 10 bzw. 11 auf, die, wenn die Formhälften zusammengefügt werden, einen inneren Hohlraum begrenzen, der gleich der äußeren Form der Balise 1 ist. Der durch die Formhälften 6, 7 gebildete Hohlraum ist vorzugsweise vom sogenannten abdichtenden Typ und auf bekannte Weise so ausgelegt, dass nur eine kleine Menge Formmaterial durch die Lücke herausgepresst wird, die zwischen der Trennlinie bzw. dem Formenzusammenschluss der Formhälften abgegrenzt ist, wenn die Hälften zusammengeklemmt werden.
Die Formvorrichtung weist außerdem eine zugehörige Steuerungs- und Lenkungsvorrichtung auf, die nicht in den Figuren gezeigt ist, zum Beispiel einen programmierbaren Computer oder ähnliches, mit deren Hilfe alle für die Durchführung des Pressformvorgangs nötigen Parameter, einschließlich unter anderem der Abdichtungsgeschwindigkeit der Formhälften, der Temperatur, der verschiedenen Richtungen und Durchlaufzeiten des Vorgangs, sowie zugehörige Ausstattung wie die Antriebszylinder gesteuert und gelenkt werden können.
Die oberen bzw. unteren Formhälften 6, 7 umfassen jeweils einen Satz von Stützvorrichtungen 12, die, wenn auf sie durch eine Einstell- und Bewegungsvorrichtung 13 eingewirkt wird, relativ zu der Formseite 10 bzw. 11 vorstehend verschiebbar sind, um in ihrer nach vorne ragenden Stellung zwischen sich das Einsatzteil festgreifen zu können, das in der Form einer Leiterplatte 4 in dem aus dem SMC-Material hergestellten Produkt untergebracht werden soll. Um die Leiterplatte 4 festgreifen zu können, umfasst die Stützvorrichtung 12 an jeder der Formhälften 6, 7 einen Satz von Stützstiften 14, wobei jedes der Enden, das nach innen in Richtung des Hohlraums zeigt, aufeinander gerichtet ist, und wobei die Stützstifte frei in den und aus dem Hohlraum laufen können, indem sie gleitend in Löchern 15 untergebracht sind, welche in den Formhälften angeordnet sind. Allgemein kann gesagt werden, dass die Anzahl der Stützstifte 14, ihr Aufbau und ihre Stellung relativ zueinander auf der Grundlage des Umrisses und der Form des Einsatzteils gewählt werden, welches die vorstehenden Stützstifte zwischen sich greifen sollen. Die übrige Konfiguration des Produkts, wie sein Widerstandsgrad, etc. stellt natürlich ebenfalls Anforderungen an die Gestaltung der Stützstifte 14. In dieser Beschreibung eines Beispiels einer Ausführungsform sind die Stützstifte 14 so ausgelegt, dass sie genau der schleifenförmigen und im wesentlichen flachen äußeren Umrisslinie der Leiterplatte 4 folgen.
An ihren Enden, die von dem Hohlraum wegzeigen, ist jede einzelne der Sätze von sich gegenüberstehenden Stützstiften mit der Einheit durch ein jeweiliges Element 16 in Form einer Platte verbunden, die sich innerhalb eines Raums befindet, der durch die zugehörige Formhälfte 6, 7 und eine Befestigungsvorrichtung 17 zum Befestigen der Formhälften 6, 7 an dem Presstisch 8, 9 begrenzt ist. Achsen 18, auf denen die Platte 16 in einer geführten vertikalen Richtung innerhalb des Hohlraums versetzbar ist, erstrecken sich zwischen den jeweiligen Formhälften 6, 7 und der zugehörigen Befestigungsvorrichtung 17 für die lösbare Befestigung an dem Presstisch 8, 9. Die vorstehend genannte Einstell- und Manövriervorrichtung 13, die von der vorstehend genannten computergesteuerten Steuerungs- und Lenkungsvorrichtung gesteuert wird, wird verwendet, um die Platte 16 zu manövrieren und dadurch auch die Bewegung der Stützstifte 14 relativ zu der zu jeder Formhälfte 6, 7 gehörigen Formfläche 10, 11 auszuführen. Die Einstell- und Manövriervorrichtung 13 ist so ausgelegt, dass die Stützstifte 14 frei in den und aus dem Hohlraum manövriert werden können und mit einem gewählten konstanten Druck gegen die Leiterplatte 4 gedrückt werden können, die zwischen den sich gegenüberliegenden Stützstiften 14 unabhängig von der Lage der Formhälften 6, 7 relativ zueinander untergebracht sind. Die Einstell- und Manövriervorrichtung 13 mit den vorstehend genannten Eigenschaften ist bereits wohlbekannt und wird im folgenden nicht genauer beschrieben, doch sie umfasst geeigneterweise irgendeine Art von pneumatisch oder hydraulisch arbeitender Kolbenzylindervorrichtung mit einem zugehörigen System von Fließbahnen und Komponenten ein. Die Einstell- und Manövriervorrichtung 13 kann vorzugsweise einen Satz von Hydraulikzylindern 19 umfassen, deren jeweilige Enden mit der Platte 16 bzw. der Befestigungsvorrichtung 17 verbunden sind und die, um mit variabler Kraft einstellbar zu sein, auf bekannte Weise mit einem Hydraulikkreislauf verbunden sind, der unter anderem irgendeine Art einer drucksteuernden Ventilvorrichtung in der Form zum Beispiel eines sogenannten Flussreglers oder ähnlichem einschließt. Auf eine an sich wohlbekannte Weise ist ein Satz von Ausstoßstiften 20, deren Aufgabe es ist, das fertige Produkt auszustoßen, an der unteren Formhälfte angeordnet. Da die Ausstoßstifte 20 bereits wohlbekannt sind, wird ihre Funktion oder ihre Konstruktion nicht im Einzelnen beschrieben, aber es ist zweckmäßig, dass die Ausstoßstifte 20 und Stützstifte 14 in der unteren Formhälfte dazu angeordnet sind, das fertige Produkt gleichzeitig zu manövrieren und gemeinsam auszustoßen.
Unter Bezugnahme auf 3 zeigt die durchgezogene Linie in dem Diagramm eine Kurve der Zeit und der Arbeitsabläufe während eines typischen Betriebsdurchlaufs beim Formpressen eines SMC-Materials in einer herkömmlichen hydraulischen Formvorrichtung. Die gepunktete/gestrichelte Linie im gleichen Diagramm zeigt eine typische Kurve der Zeit und der Arbeitsabläufe beim Herstellen eines gleichwertigen Produkts aus SMC-Material mit einem darin eingearbeiteten und eingeschlossenen Einsatzteil gemäß den Prinzipien dieser Erfindung.
Mit Bezug auf die durchgezogenen Linien beginnen die Arbeitsschritte damit, dass ein SMC-Material 21 in die Form eingebracht wird; A, wonach die Form geschlossen wird; B, und das Material dazu gebracht wird, zu fließen, bis die Form vollständig gefüllt ist und unter Druck steht; C, das Material wird der Wärmehärtung unterzogen; D, wonach die Form geöffnet wird; E, und das aus dem SMC-Material gebildete Produkt entfernt wird; F.
Gemäß den Prinzipien dieser vorliegenden Erfindung zeigt die gestrichelte Linie in 3 die Zeit und Betriebskenndaten für einen Betriebsdurchlauf zum Herstellen von Produkten aus SMC-Material mit einem in das Formmaterial eingefügten Einsatzteil. Die verschiedenen Arbeitsschritte zum Herstellen der hier als Beispiel dienenden Balise 1 mit einer in das Formmaterial eingefügten Leiterplatte 4 werden nachstehend mit Bezug auf die gestrichelte Linie in dem Diagramm sowie auf die Reihe von Zeichnungen in 4–9 beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, wo die obere 6 und untere 7 Formhälfte sich in ihrer offenen Stellung befinden und der Satz von Stützstiften 14 sich in ihrer vorstehenden Stellung relativ zu den Formflächen 10 bzw. 11 der Formhälften befinden, wird die Leiterplatte 4 in einer Ruhelage auf den freien Enden der Stützstifte 14 in der unteren Formhälfte platziert, und eine bestimmte Menge SMC-Material 21 wird in die Form eingebracht; A'. Wie üblich beim Ermitteln der Menge an SMC-Material, die für Formpressen in sogenannten Positivformen benötigt wird, wird der eingebrachten Menge ein bestimmtes Überschussvolumen gegeben und zusätzlich ein Überschuss, der gleich dem Volumen für beide Sätze der Stützstifte 14 ist, wenn sie in die abgedichtete Form in ihren ausgefahrenen Stellungen vorstehen. In 5 und Schritt B ist die Form abgedichtet, wodurch die Leiterplatte 4 in ihrer Lage mit einer konstanten, vorbestimmten Klemmkraft zwischen den beiden Sätzen von Stützstiften 14 fixiert wird. Anschließend wird das SMC-Material zum Fließen gebracht, bis der Hohlraum vollständig gefüllt ist, C'. Um das Ausfließen zu vereinfachen und damit das Risiko zu umgehen, dass die zwischen den Stützstiften 14 fixierte Leiterplatte 4 verformt wird, sind die Geschwindigkeiten des Abdichtens der Form und damit die Ausfüllphase deutlich länger als die Geschwindigkeiten, die normalerweise für Formpressen von SMC-Material ohne Einsatzteile anwendbar sind. Eine geeignete Geschwindigkeit für das aktuelle Beispiel ist etwa 1 mm/Sekunde oder weniger als diese Geschwindigkeit, was, in diesem Beispiel, bedeuten würde, dass die Füllphase mindestens 20–30 mal länger als üblich ist. Dies sollte durch Vergleichen beider Linien C bzw. C'-C' in dem Diagramm ersichtlich werden, und in dieser Hinsicht liegt die Schwierigkeit, dem Formmaterial eine solche Mischung und solche Eigenschaften zu verleihen, dass es nicht während der verhältnismäßig langen Schließ- und Dichtzeiten der Form aushärtet.
In der hier beschriebenen Ausführungsform sind die Schließzeiten etwa 1 Minute, was den Schließzeiten gegenübersteht, die normalerweise angewendet werden, wenn gleichwertige Objekte ohne ein Einsatzteil hergestellt werden, wo die Schließzeiten üblicherweise kaum 2–3 Sekunden erreichen. In dieser Hinsicht wurde die Fließbarkeit des SMC-Materials deutlich verringert im Vergleich zu dem Grad der Fließbarkeit, der normalerweise angewandt wird, wenn gleichwertige Objekte ohne Einsatzteil hergestellt werden, doch deswegen wird das SMC-Material nicht unhandhabbar. Zusätzlich gewährleistet auch das Hinzufügen sogenannter Inhibitoren bzw. Hemmstoffe, d.h. Substanzen, die die chemische Reaktion verzögern, dass das SMC-Material nicht während des Abdichtens der Form aushärtet. Während der Herstellung einer Balise 1 mit einer Form wie in der beschriebenen Ausführungsform wurde gezeigt, dass SMC-Material 21 mit einer Fließbarkeit im Bereich von 1 × 10⁶–30·10⁶ mPas (Millipascal pro Sekunde, gemäß dem Brookfield Viskosimeter mit einer Spindel T – F/1 rpm) ein sehr gutes Ergebnis ergibt. Es wurde gezeigt, dass ein Fließbarkeitsgrad von etwa 5·10⁶ mPas bevorzugt ist.
Da die Stützstifte 14 einen Teil des Gesamtvolumens in dem durch die Formhälften 6, 7 begrenzten Hohlraum einnehmen, wird der Schließprozess des Formpressvorgangs gemäß der Erfindung bezüglich der Arbeitsbewegung etwas früher beendet, als dies normalerweise beim Formpressen von SMC-Material der Fall wäre. Dies sollte durch einen Vergleich der gestrichelten Linie und der durchgezogenen Linie in dem Diagramm an den Punkten C' bzw. C offensichtlich sein. Insoweit wurde den Formhälften 6, 7 eine vertikale Trennlinie mit engen Toleranzen gegeben, so dass ein effektives Abdichten zwischen den wechselwirkenden Teilen beim Schließen der Formhälften erreicht werden kann, trotz der niedrigen Fließbarkeitsgrade, die für das Formmaterial in diesem Fall gewählt wurden. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die niedrigen Fließbarkeitsgrade des SMC-Materials 21 in Verbindung mit den engen Toleranzen und der niedrigen Maß an Spiel der Trennlinie oder der Presskanten hohe Anforderungen an das Führen der Formhälften 6, 7 relativ zueinander stellen. In der vorliegenden Ausführungsform mit den gewählten Fließbarkeitsgraden wurde gezeigt, dass es zweckdienlich ist, Formhälften zu verwenden, deren Presskanten eine Lücke mit einem Spiel in der Größenordnung von 0.05–0.08 mm aufweisen, wenn das Werkzeug geschlossen ist.
Bezugnehmend auf 3 und 6 und 7 wird das SMC-Material zusammengepresst und dazu gebracht, zu fließen und die Form auszufüllen; C', wobei, bevor das Material aushärtet, die Stützstifte 14 aus dem Hohlraum heraus manövriert werden und dadurch weg von ihrer Lage, in der sie die Leiterplatte 4 festgreifen (7), wonach die Formhälften 6, 7 während des Ausfüllens der Löcher, die von den Stützstiften 14 zurückgelassen werden, noch etwas weiter zusammengepresst werden; R'. Schließlich härtet das Material während eines vorgegebenen Zeitintervalls D'-D' aus.
Es kann darauf hingewiesen werden, dass selbst wenn das gewählte Zeitintervall von einer Reihe von Gestaltungsfaktoren wie der Dicke der Güter und der Form des Produkts gelenkt wird, die gewählte Aushärtzeit deutlich länger ist als was üblicherweise angewandt wird, und in dieser beschriebenen Ausführungsform bis zu 12 Minuten lang ist. Diese relativ lange Aushärtzeit wird durch die gestrichelte Linie zwischen den Punkten D'-D' in dem Diagramm symbolisiert. In der Schlussphase des Formens und in der Pressphase fließt im Grunde kein Material durch die Presskanten der Formhälften 6, 7 aus.
Wenn das SMC-Material wie erforderlich ausgehärtet ist, werden die Formhälften 6, 7 geöffnet; E' (8), wonach das fertige Produkt, oder genauer die Balise 1, mittels der Ausstoßstifte 20 ausgestoßen und aus der Form entfernt wird; F' (9).
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene und in der Zeichnung gezeigte beschränkt, sondern kann auf etliche Arten innerhalb des Schutzbereichs des Konzepts der Erfindung wie in den folgenden Ansprüchen festgelegt verändert und modifiziert werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Produkten mit eingefügten Einsatzteilen durch Formpressen eines Materials eines warm aushärtenden Harzes zwischen zwei zusammenfügbaren Hälften einer trennbaren Pressform, die vorzugsweise aus einer oberen Pressformhälfte (6) und einer unteren Pressformhälfte (7) gebildet ist, die innere Pressformflächen (10, 11) aufweisend an einem verschiebbaren (8) Teil bzw. einem festen (9) Teil eines Presstisches befestigt sind, wobei vor dem Formpressen des Produkts mindestens ein Einsatzteil (4) in einer Position in dem Hohlraum fixiert wird, der zwischen den Pressformflächen (10, 11) der Pressformhälften wenn geschlossen festgelegt ist, und dass das Formpressen Pressformhälften (6, 7) nutzt, die jede einen Satz an Stützvorrichtungen (12) aufweist, die in dem Hohlraum relativ zu den Pressformflächen (10, 11) verschiebbar sind, die jeder Pressformhälfte zugeordnet sind, dass mittels der Stützvorrichtungen das Einsatzteil (4) fest in einer Position vor und während einer Anfangsphase des Formpressens gehalten wird, dass vor dem Aushärten des Harzes in der Pressform die Stützvorrichtung (12) aus ihrer Position entfernt wird, die das Einsatzteil stützt, woraufhin die Pressformhälften (6, 7) weiter während des Füllens der Löcher zusammengepresst werden, die nach der Stützvorrichtung (12) hinterlassen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt des Harzes umfasst, das in die Pressform gefüllt wird, bevor die Pressform geschlossen wird, und dass das verwendete warm aushärtende Harz einen Grad an Viskosität aufweist, der in dem Bereich von 1·10⁶–30·10⁶ mPas gewählt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Material des warm aushärtenden Harzes, das während des Formpressens verwendet wird, ein bestimmtes Überschussvolumen äquivalent zu dem Volumen der Löcher gegeben worden ist, die nach der Stützvorrichtung (12) verblieben.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (4) in einer Auflageposition auf der Stützvorrichtung (12) der unteren Pressformhälfte (7) angeordnet wird, die sich in diesem Fall in einer nach vorne vorstehenden Position relativ zu den zugeordneten Pressformfläche (11) wieder findet, und dass während der Abdichtbewegung der Pressform die Stützvorrichtungen (12) der oberen Pressformhälfte (6), nach Kontakt mit dem Einsatzteil, in die obere Pressformhälfte (6) während der Aufbringung einer konstanten Druckkraft auf das Einsatzteilen (4) verschoben werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1–3, gekennzeichnet durch die Verwendung von warm aushärtenden Harzen mit einem Grad an Viskosität, der 5·10⁶ mPas gewählt wird.
Formpresswerkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Produkten mit eingefügten Einsatzteilen und zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 1, wobei die Pressformhälften (6, 7), die Teil des Formpresswerkzeugs sind, jeweils Stützvorrichtungen (12) umfassen, die, wenn auf sie durch eine Einpass- und Manövervorrichtung (13) eingewirkt wird, relativ zu der Pressformfläche (10, 11) verschiebbar sind, die jeder Pressformhälfte zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Formpresswerkzeug eingerichtet ist, während Befüllung mit dem Harz geöffnet zu sein, und dass das verwendete Harz einen Grad an Viskosität aufweist, der in dem Bereich von 1·10⁶–30·10⁶ mPas gewählt ist.
Formpresswerkzeug zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtungen (12) in dem Hohlraum in einer vorstehenden Weise relativ zu den Pressformflächen (10, 11) verschiebbar sind, die jeder Pressformhälfte (6, 7) zugeordnet sind.
Formpresswerkzeug gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 5–6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stützvorrichtung (12) einen Satz an Stützstifte (14) umfasst, die in einer gleitenden Weise in Löchern (15) untergebracht sind, die in den Pressformhälften (6, 7) angeordnet sind.
Formpresswerkzeug gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz an Stützstiften (14) Teile aufweist, die außerhalb der Pressformhälften (6, 7) angeordnet sind, die miteinander zusammengefügt werden, um durch ein Element (16) eine Einheit zu bilden, gegen das die Einpass- und Manövervorrichtung (13) angeordnet ist, um zu wirken.
Formpresswerkzeug gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Pressformhälfte (6) unter einem Abstand von dem verschiebbaren Teil (8) des Presstisches verbunden ist und dass die untere Pressformhälfte (7) unter einem Abstand von dem festen Teil des Presstisches (9) verbunden ist, wodurch das besagte Element (16) durch Gleiten auf Achsen (18) geführt wird, die sich zwischen den besagten Pressformhälften (6, 7) und den jeweiligen Teilen (8, 9) des Presstisches erstrecken.
Formpresswerkzeug gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 5–9, in dem das Einsatzteil (4) ein relativ dünnes flächenförmiges Element wie zum Beispiel eine elektronische Schaltungsplatine oder ähnliches umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile der Stützstifte (14), die in dem Hohlraum wirkend sind, sich einander gegenüberstehen und jeder gegen seine eigene Seite der Hauptoberfläche des flächenförmigen Elements wirkt.
Verwendung von warm aushärtenden Harzen mit einem Grad an Viskosität in dem Bereich von 1·10⁶–30·10⁶ mPas zur Herstellung von faserverstärkten Produkten mit eingefügten Einsatzteilen durch Kompressions-Formpressen.