DE69200832T2 - Verfahren zur Herstellung eines Gebläseblattes aus Verbundwerkstoff und Formvorrichtung. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Gebläseblattes aus Verbundwerkstoff und Formvorrichtung.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Gießvorrichtung zum Gießen eines Gegenstandes aus Verbundmaterial mit unterschiedlichen Profilen auf jeder Seite, insbesondere eines Gebläseblattes aus Verbundmaterial.
  • Es sind schon Verfahren zur Ausführung von Gegenständen aus Verbundmaterial bekannt, gemäß denen vorgetränkte Lagen zwischen einer Schablone und einer gasundurchlässigen Membran geschichtet werden und das Ganze in einem Autoklav erhitzt wird, wobei die Gase aus dem von der Membran eingeschlossenen Volumen abgesaugt werden.
  • Die FR-2 530 538 beschreibt ein Verbundmaterial-Herstellungsverfahren, bei dem vorimprägnierte Lagen auf eine geheizte Form gelegt werden. Das Ganze wird mit einem mikroporösen Film aus einem durchlässigen Material und einer undurchlässigen Membran bedeckt. Das Vakuum wird durch Absaugen geschaffen und danach wird die Form geheizt, um zuerst das Harz und danach das Wachs auszugasen. Das Backen erfolgt bei Atmosphärendruck. Dieses Verfahren ist insbesondere für "hautbildende" Gegenstände geeignet, bei denen das obere Profil etwa in der Schichtdicke dem Innenprofil folgt.
  • Die FR-2 574 343 beschreibt ebenso ein Herstellungsverfahren für Verbundmaterial- Gegenstände, insbesondere für Gegenstände mit winkeligen Formen. Die vorimprägnierten Lagen, die durch Filme getrennt sind, werden in einer ersten Behandlung einer Formung durch Ausbacken unterzogen. Danach werden die Filme entfernt und die vorgeformten vorgetränkten Lagen werden zwischen Schablone und einer gasundurchlässigen Membran geschichtet und das Ganze darauf in einen Autoklav gebracht und erhitzt. In diesem Fall haben die geschaffenen Gegenstände ebenso eine homogene Dicke.
  • Der Stand der Technik wird ebenso durch die FR-2 526 011 dargestellt, die ein Herstellungsverfahren einer aus Glas-Kunststoff-Schichten bestehenden Platte betrifft, und die FR- 2 459 118, die ein Hochtemperaturgußverfahren unter Druck in einem Autoklav bei einer oder mehrere vorimprägnierte Schichten auf Grundlage eines thermohärtbaren Harzes und von Fasern beschreibt.
  • Die Verbundgegenstände, die durch in den vorhergehenden Druckschriften beschriebene Verfahren ausgeführt sind, werden in einem Autoklav gebacken, wobei der Druck, der die Verdichtung der Schichten gestattet, isostatisch ist. Indessen weisen diese Verfahren den Nachteil auf, daß sie die genaue Profilgeometrie nur auf der Schablonenseite gewährleisten aufgrund des Vorhandenseins von Umgebungserzeugnissen, Kunststoffilmen, Geweben und Glasfasermatten zwischen den vorgetränkten Lagen und der Membran. Diese Verfahren sind daher spezieller für "hautbildende" Gegenstände geeignet, bei denen das obere Profil mit der Schichtdicke ungefähr dem Innenprofil folgt. Ebensowenig kann man auf diese Verfahren zurückgreifen, um Gegenstände mit einem Doppelprofil auszuführen, wie z. B. Gebläseschaufeln.
  • Gegenwärtig werden zur Ausführung von Schaufeln aus Verbundmaterial die vorimprägnierten Lagen in einer Gußform geschichtet, worauf ein Stempel die Lagen komprimiert und somit das Außenprofil des Gegenstands gewährleistet. Das Ausbacken erfolgt unter einer Presse, die daher eine Axialkraft überträgt, die nicht völlig zufriedenstellt. Die US-A-4 824 631 beschreibt weiterhin eine Gußvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 und ein Verfahren zum Gießen im Vakuum und bei isostatischem Druck eines Gegenstands aus Verbundmaterial, gemäß dem vorimprägnierte Lagen zwischen einer Schablone und einer gasundurchlässigen Membran geschichtet werden und das Ganze in einem Autoklav geheizt wird, wobei die Gase aus dem von der Membran eingeschlossenen Volumen abgesaugt werden, derart, daß durch dieses Verfahren Gegenstände mit unterschiedlichen Profilen auf jeder Seite hergestellt werden können, wobei eine Schablone in Form eines steifen Kerns verwendet wird, die eine Oberseite aufweist, die die komplementäre Form eines Profils des zu schaffenden Gegenstandes aufweist und auf der die vorgetränkten Lagen aufeinandergelegt werden, und wobei zwischen der undurchlässigen Membran und der Übereinanderlagerung der vorgetränkten Lagen eine halbstarre Schale, deren Innenseite eine komplementäre Form des anderen Profils des zu schaffenden Gegenstandes aufweist, und eine Einrichtung zum Ablassen der Gase aus dem durch die Schale und der Schablone abgrenzten Volumen angebracht werden.
  • Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die bekannten Verfahren zu verbessern und die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Schürze der Schale längs einer Seitenwand der Schablone vorgesehen wird und daß während des Erhitzens die Schürze der Schale sich längs der Wand der Schablone frei verschiebt.
  • Dank dieser bezüglich des steifen Kerns beweglichen Schale wird der Gegenstand seitlich am Ende des Ausbackens vollendet und der Verdichtungsdruck wirkt einheitlich auf alle Flächen des Gegenstands.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso eine Gießvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens wie im Anspruch 2 beschrieben.
  • Diese Vorrichtung weist eine Schablonenform eines steifen Kerns mit einer Seitenwand und einer halbstarren Schale mit einer Schürze auf, die frei längs der Seitenwand verschiebbar ist.
  • Vorzugsweise ist der äußere Umfang der Schürze verstärkt.
  • Vorzugsweise weist die Schale Versteifungsrippen auf.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende beispielsweise Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
  • Fig. 1 zeigt einen Querschnitt der Gießvorrichtung, die zur Ausführung des Verfahrens der Erfindung verwendet wird, vor der Anbringung der undurchlässigen Membran,
  • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Gießvorrichtung der Fig. 1 nach dem Ausbacken des Gegenstands aus Verbundmaterial im Autoklav, und
  • Fig. 3 zeigt perspektivisch eine Ausführungsform der Schale, die zur Herstellung eines Gebläseblattes verwendet wird.
  • Bezeichnungen zeigen eine Ausführungsform einer Gießvorrichtung, die zur Herstellung eines Gegenstands aus Verbundmaterial durch das Verfahren des Ausbackens im Autoklav verwendet wird, der unterschiedliche Profile auf beiden Seiten aufweist, insbesondere eine Gebläseschaufel.
  • Diese Gießvorrichtung 1 weist einerseits eine Schablone 2 auf, die in Form eines steifen Kerns ausgefüllt ist, dessen eines Ende eine Fläche 3 entsprechend einem Profil des zu schaffenden Gegenstands aufweist und andererseits eine Schale oder eine Bedeckung 4, die eine Schürze 5 aufweist, die sich längs der Seitenwand 6 der Schablone 2 verschieben kann. Der innere Abschnitt der Schürze 5 entspricht im wesentlichen dem Querschnitt des Kerns 2. Die obere Wand 7 der Schale 5 weist eine Innenseite entsprechend des anderen Profils des zu schaffenden Gegenstands auf.
  • Vorzugsweise weist die Schablone 2 in ihrem Innenteil einen Ansatz 8 zur Befestigung einer gasundurchlässigen Membran 9 auf.
  • Der Kern 2 und die Schale 4 sind aus einem Material ausgeführt, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der gleich dem des zu schaffenden Gegenstandes ist. Dieses Material ist vorzugsweise ein Verbundmaterial aus Karbon-Epoxid. Dies gestattet die Schaffung einer Schale 4, deren obere Wand 7 gleichzeitig sehr dünn ist zur Übertragung des Drucks und sehr steif zur Schaffung des Profils des zu schaffenden Gegenstands, sowie einer leichten und wenig kostspieligen Gießvorrichtung 1. Beispielsweise weist die obere Wand 7 eine durchschnittliche Dicke von 0,5 mm auf.
  • Die vorimprägnierten Lagen 10 werden auf der Oberseite 3 des Kerns 2 geschichtet.
  • Die Dicke der Lagen 10 und der Schichtung wird so berechnet, daß der fertige Gegenstand nach dem Ausbacken die richtigen Maße aufweist.
  • Die Schale 4 wird darauf oberhalb der Schichtung der vorher imprägnierten Lagen 10 vorgesehen, wie man es in Fig. 1 sieht.
  • Die Höhe der Schürze 5 ist so berechnet, daß die Schale 4 den oberen Bereich des Kerns 2 bedeckt, um jegliches Abgleiten und Verflüchtigen des zu verfestigenden Materials zu vermeiden.
  • Die Membran 9 wird daraufhin dicht an dem Ansatz 8 des Kerns 2 befestigt und das Ganze wird in einen Autoklav gebracht. Diese Membran 9 ist gasundurchlässig und mit an sich bekannten Mitteln versehen, die zum Absaugen des Gas aus dem von der Membran eingeschlossenen Volumen dienen. Es bleibt anzumerken, daß die Membran 9 die Schale 4 vollständig umgibt und daß diese frei längs der Seitenwand 6 des Kerns 2 unter der Einwirkung des in dem Autoklav herrschenden Drucks sich verschieben kann.
  • Die Schale 4 weist Gasauslaßlöcher 11 auf, die das Auslassen der Ausbackgase gestatten, die von den vorimprägnierten Lagen 10 stammen.
  • Der untere Umfangsbereich 12 der Schürze 5 ist verstärkt, um ein Öffnen der Schale 4 unter der Einwirkung des Drucks zu vermeiden. Die Schale 4 weist weiterhin auf ihrer Oberseite Verstärkungsrippen 13 auf.
  • Während des Ausbackens wirkt der in dem Autoklav herrschende Druck gleichmäßig auf der gesamten Außenfläche der Schale 4. Die Schichtung der vorimprägnierten Lagen 10 verliert ungefahr ein Drittel ihres Volumens, d. h. ein Drittel ihrer Ausgangsdicke. Die Höhe der Seitenwand 6 des Kerns ist ersichtlich ausreichend, um ein freies Verschieben der Schale 4 zu gestatten. Nach dem Ausbacken und der Demontage der Gießvorrichtung 1 muß der fertige Gegenstand nur noch entgratet werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Gießen eines Gegenstands aus Verbundmaterial mit unterschiedlichen Profilen auf jeder Seite, insbesondere eines Gebläseblattes, gemäß dem vorgetränkte Lagen (10) zwischen eine Schablone (2) und eine gasundurchlässige Membran (9) geschichtet werden und das Ganze in einem Autoklav erhitzt wird, wobei die Gase aus den von der Membran (9) eingeschlossenen Volumen abgesaugt werden, wobei eine Schablone (2) in Form eines steifen Kerns verwendet wird, wobei die Schablone eine Oberseite (3) aufweist, die die komplementäre Form eines Profils des zu schaffenden Gegenstands aufweist und auf der die vorgetränkten Lagen (10) aufeinandergelegt werden, und
wobei zwischen der undurchlässigen Membran (9) und der Übereinanderlagerung der vorgetränkten Lagen (10) eine halbstarre Schale (4), deren Innenseite eine komplementäre Form des anderen Profils des zu schaffenden Gegenstands aufweist, und eine Einrichtung (11) zum Ablassen der Gase aus dem durch die Schale (4) und der Schablone (2) abgegrenzten Volumen angebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schürze (5) der Schale (4) längs einer Seitenwand (6) der Schablone (2) vorgesehen wird und daß während des Erhitzens die Schürze (5) der Schale sich längs der Wand (6) der Schablone (2) frei verschiebt.
2. Gießvorrichtung mit einer Schablone (2) in Form eines steifen Kerns mit einer Oberseite (3), die eine komplementäre Form eines der Profile des zu schaffenden Gegenstands aufweist, einer halbstarren Schale (4) und einer Einrichtung (11) zum Ablassen der Gase des durch die Schale (4) und die Schablone (2) begrenzten Volumens, wobei die Schale (4) eine Innenseite aufweist, die eine konjugierte Form des anderen Profils des zu schaffenden Gegenstands aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (2) eine Seitenwand (6) aufweist und die Schale (4) eine zylindrische Schürze (5) aufweist, die frei längs der zylindrischen Wand (6) der Schablone (2) verschiebbar ist, wobei die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Umfang (12) der Schürze (5) verstärkt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (4) Versteifungsrippen (13) auf ihrer Oberseite aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (2) und die Schale (4) aus Karbonfaser-Epoxy ausgeführt sind.
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