AT521880A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Konsolidierung einer Faserverbundstruktur - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Konsolidierung einer Faserverbundstruktur Download PDFInfo
- Publication number
- AT521880A2 AT521880A2 ATA354/2019A AT3542019A AT521880A2 AT 521880 A2 AT521880 A2 AT 521880A2 AT 3542019 A AT3542019 A AT 3542019A AT 521880 A2 AT521880 A2 AT 521880A2
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- fiber composite
- composite structure
- compensating element
- pressing elements
- pressing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
- B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
- B29C70/443—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding and impregnating by vacuum or injection
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
- B29C70/465—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating by melting a solid material, e.g. sheets, powders of fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
- B29C70/542—Placing or positioning the reinforcement in a covering or packaging element before or during moulding, e.g. drawing in a sleeve
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
- B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
- B29C2035/0822—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using IR radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C71/00—After-treatment of articles without altering their shape; Apparatus therefor
- B29C71/02—Thermal after-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C71/00—After-treatment of articles without altering their shape; Apparatus therefor
- B29C71/04—After-treatment of articles without altering their shape; Apparatus therefor by wave energy or particle radiation, e.g. for curing or vulcanising preformed articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
- B29K2101/12—Thermoplastic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/101—Glass fibres
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung (10) zur Konsolidierung einer Faserverbundstruktur (12) mit wenigstens einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymer beschrieben. Bei dem Verfahren wird die Faserverbundstruktur (12) zwischen zwei Presselementen (16, 18) einer Vorrichtung (10) zum Konsolidieren der Faserverbundstruktur (12) angeordnet. Die Presselemente (16, 18) werden so aufeinander zu gedrückt, dass die Faserverbundstruktur (12) zwischen den Presselementen (16, 18) gepresst wird. Die Faserverbundstruktur (12) wird zumindest bis in den Bereich einer Schmelztemperatur des wenigstens einen thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymers erwärmt. Die konsolidierte Faserverbundstruktur (12) wird nach dem Abkühlen aus der Vorrichtung (10) entnommen. Wenigstens ein separates Ausgleichselement (20) wird im Bereich wenigstens eines Höhensprungs (14) der Faserverbundstruktur (12) so zwischen der Faserverbundstruktur (12) und einem der Presselemente (16, 18) angeordnet, dass mit dem wenigstens einen Ausgleichselement (20) der wenigstens eine Höhensprung (14) gegenüber dem besagten einen der Presselemente (16, 18) ausgeglichen wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konsolidierung einer Faserverbundstruktur mit wenigstens einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymer, bei dem die Faserverbundstruktur zwischen zwei Presselementen einer Vorrichtung zum Konsolidieren der Faserverbundstruktur angeordnet wird, wobei die Presselemente so aufeinander zu gedrückt werden, dass die Faserverbundstruktur zwischen den Presselementen gepresst wird, wobei die Faserverbundstruktur zumindest bis in den Bereich einer Schmelztemperatur des wenigstens einen thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymers erwärmt wird, und wobei die konsolidierte Faserverbundstruktur nach dem Abkühlen aus der Vorrichtung entnommen wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Konsolidieren von Faserverbundstrukturen mit wenigstens einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymer, wobei die Vorrichtung zwei Presselemente, zwischen denen die Faserverbundstruktur zum Konsolidieren angeordnet werden kann, wenigstens eine Presseinrichtung, mit der die Presselemente so aufeinander zu gedrückt werden können, dass die Faserverbundstruktur zwischen den Presselementen gepresst wird, und wenigstens eine Heizeinrichtung, mit der die Faserverbundstruktur erwärmt werden kann, umfasst.
Aus der DE 10 2017 105 450 A1 ist ein Verfahren zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur mit zumindest einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymer angegeben, umfassend Anordnen der Faserverbundstruktur zwischen einer plattenförmigen Unterlage und einer plattenförmigen Abdeckung in einer Belade-/Entladestation einer Fördervorrichtung, wobei die Abdeckung durch ein Dichtelement in Bezug auf die Unterlage verlagerbar gegen die Unterlage abgedichtet wird, Erzeugen eines Unterdrucks in dem Zwischenraum zwischen der Unterlage und der Abdeckung, so dass der Umgebungsdruck die Abdeckung gegen die Unterlage drückt und die Faserverbundstruktur zwischen der Abdeckung und der Unterlage gepresst wird, Erwärmen der Faserverbundstruktur mittels elektromagnetischer Strahlung vorzugsweise zumindest bis in den Bereich der Schmelztemperatur des zumindest
einen thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymers in einer Heizstation der
-1
.. . 00009 0). ° ® 000 20 ° 0. ° 2 .. . 8008 ° .. ° ° . . ..o 0 0,0000. 0000 ® 0... .. > ° ® .. .. ... .. e °
Fördervorrichtung, Kühlen der Faserverbundstruktur in einer Kühlstation der Fördervorrichtung; und Entnahme der konsolidierten Faserverbundstruktur von der Unterlage oder Entnahme der mit der konsolidierten Faserverbundstruktur belegten Unterlage aus der Fördervorrichtung. Eine mit einer Kavität versehene Abdeckung kann geeignet als Abdeckung zum Konsolidieren verwendet werden, um mit dem vorgenannten Verfahren Faserverbundstrukturen mit zumindest einem Höhensprung
zu ertüchtigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu gestalten, die flexibler und schneller an Höhensprünge von
zu konsolidierenden Faserverbundstrukturen angepasst werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass wenigstens ein separates Ausgleichselement im Bereich wenigstens eines Höhensprungs der Faserverbundstruktur so zwischen der Faserverbundstruktur und einem der Presselemente angeordnet wird, dass mit dem wenigstens einen Ausgleichselement der wenigstens eine Höhensprung gegenüber dem besagten einen der Presselemente ausgeglichen wird.
Erfindungsgemäß wird wenigstens ein Ausgleichselement als Platzhalter verwendet, mit welchem der wenigstens eine Höhensprung der Faserverbundstruktur so ausgeglichen wird, dass insgesamt eine gleichmäßige Höhe realisiert wird. So kann auf der dem besagten Presselement zugewandten Seite der Faserverbundstruktur mit dem wenigstens einen Ausgleichselement eine stufenfreie, insbesondere ebene Oberfläche realisiert werden. Auf diese Weise können die Presselemente auf ihren der Faserverbundstruktur zugewandten Seiten ebenfalls mit stufenfreien, insbesondere ebenen Oberflächen ausgestattet sein. Die Presselemente können so einfacher hergestellt und flexibler eingesetzt werden. So können auch für Faserverbundstrukturen, welche unterschiedliche Höhensprünge aufweisen, dieselben Presselemente verwendet werden. Um die unterschiedlichen Höhensprünge auszugleichen, werden zu den Höhensprüngen passende Ausgleichselemente individuell eingesetzt. Dieselbe Vorrichtung zur Konsolidierung kann somit flexibler für
Faserverbundstrukturen mit unterschiedlichen Höhensprüngen eingesetzt werden.
® es .... z.[ ... >... . .. ® .. 0000 080008 ® ee. ° .,. ® ° »
Das wenigstens eine Ausgleichselement durchläuft mit der Faserverbundstruktur den Konsolidierungsprozess. Mit dem wenigstens einen Ausgleichselement wird verhindert, dass es beim Zusammendrücken der Presselemente zu Verschiebungen und Vergleichmäßigungen der Oberfläche der Faserverbundstruktur kommt. Ohne das wenigstens eine Ausgleichselement würden ebene Oberflächen der Presselemente den wenigstens einen Höhensprung ausgleichen, sodass dieser verschwindet. Die
Faserverbundstruktur würde die gewünschte Form verlieren.
Höhensprünge sind erforderlich, um die Faserverbundstruktur an ihren Verwendungszweck und die notwendigen Gegebenheiten anzupassen. Mithilfe von Höhensprüngen können Bauteil-Geometrien, Lasteinträge, Verstärkungsrippen oder dergleichen bei Faserverbundstrukturen realisiert werden. Höhensprünge bewirken, dass die Faserverbundstruktur eine über ihre Ausdehnung in Breite und Länge variierende Höhe aufweist. Die Höhe der Faserverbundstrukturen kann auch als „Dicke“ bezeichnet werden. Entsprechend kann ein Höhensprung auch als „Dickensprung“ bezeichnet werden.
Durch die Verwendung von entsprechend angepassten Ausgleichselementen ist es nicht erforderlich, die Presselemente selbst an die entsprechenden Höhensprünge der Faserverbundstruktur anzupassen, wie dies bei der aus dem Stand der Technik bekannten Abdeckung erforderlich ist. Die Presselemente können auf diese Weise flexibler für unterschiedlich geformte Faserverbundstrukturen eingesetzt werden. So kann ein Aufwand insbesondere in Bezug auf Werkzeuge und/oder Montageaufwand,
beispielsweise für einen Werkzeugwechsel, verringert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Innenseite wenigstens eines der Presselemente, welche der Faserverbundstruktur zugewandt ist, eben sein. Auf diese Weise kann ein gleichmäßiger Pressdruck auf die Faserverbundstruktur ausgeübt werden. Ferner können ebene Seiten einfacher realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eines der Presselemente plattenförmig ausgestaltet sein. Plattenförmige Presselemente können einfacher hergestellt werden als insbesondere gebogene und/oder strukturierte Presselemente. Ferner kann bei
plattenförmigen Presselementen wenigstens eine Oberfläche eben ausgestaltet
_3
° .. - x ® .. *
© 006 0,0908 0 0080.88 Go
. ... * 0 0 0900 09808 ® .. ® .. v ° .
.. .. 2... .. « 8
werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eines der Presselemente biegestabil sein. Auf diese Weise kann ein gleichmäßiger Druck auf die Faserverbundstruktur ausgeübt
werden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eines der Presselemente flexibel sein. Auf diese Weise kann dieses Presselement insbesondere mittels eines Unterdrucks flexibel
gegen die Faserverbundstruktur gepresst werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eines der Presselemente als Folie ausgestaltet
sein. So kann einfach ein flexibles Presselemente realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann eines der Presselemente, insbesondere eine Unterlage, eine mechanisch stabile, wenig verformbare Platte sein. Das andere Presselement, insbesondere eine Abdeckung, kann eine Folie oder ein Blech sein. Auf diese Weise
können die Presselemente insgesamt flexibler ausgestaltet werden.
Vorteilhafterweise können die Presselemente mithilfe eines Unterdrucks und/oder wenigstens eines mechanischen, elektromechanischen, hydraulischen oder dergleichen, auch kombinierten Antriebs aufeinander zu bewegt und gepresst werden. Auf diese Weise kann die entsprechende Druckkraft zwischen den Presselementen
kontrolliert vorgegeben werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eines der Presselemente für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, wenigstens teilweise transparent sein. Auf diese Weise kann der Faserverbundstruktur mittels entsprechenden Strahlungsquellen, die auf einer Außenseite der Presselemente angeordnet sein können oder zumindest
diese Presselemente bestrahlen, erwärmt werden. Vorteilhafterweise kann wenigstens eines der Presselemente aus einem Material sein,
das für elektromagnetische Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, wenigstens
teilweise transparent sind.
Bei den Faserverbundstrukturen kann es sich bevorzugt um carbonfaserverstärkten Kunststoff oder dergleichen handeln. Die Faserverbundstrukturen können als endlosfaserverstärkte Bauteile realisiert werden. Für endlosfaserverstärkte Bauteile können insbesondere textiles Faser-Halbzeug, wie mit einem Binder benetzte und/oder mit einer Matrix teilweise oder vollständig imprägnierte Faser-Garne und/oder Flächengebilde, sogenannte Prepregs, wie Faser-Gewebe, Faser-Gestricke, FaserGelege oder Faser-Matten, verwendet werden. Als Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe können insbesondere Materialien aus den Gruppen der Thermoplaste und gegebenenfalls zusätzlicher elastifizierender Komponenten wie Elastomere eingesetzt werden, welche sich in der Festigkeit, der maximalen Dehnung, der Einsatztemperatur, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Chemikalienbeständigkeit unterscheiden können.
Die Faserverbundstrukturen können als sogenannte Tapes realisiert sein. Mit einem Tape ist im Zusammenhang vorzugsweise jegliche Art von bahnförmigem Material, insbesondere ein Prepreg-Material, gemeint. Derartige Tapes können insbesondere eine Breite zwischen 30 mm und 200 mm aufweisen. Tapes sind für ein Ablegen mittels
einer sogenannten Tape-Legevorrichtung geeignet.
_5
° ... ...>. ° .._. .. ° .. ° .. . 00800 50008 . .. ° .. ° . ° .. .. ... .. ° °
Vorteilhafterweise können die Faserverbundstrukturen zur Realisierung von Automobilbauteilen verwendet werden. Mithilfe der Erfindung können so entsprechende Formen und Konturen der Bauteile aus der Faserverbundstruktur
flexibler ausgestaltet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein Ausgleichselement an einem der Presselemente fixiert und die Faserverbundstruktur so bezüglich dem Presselement angeordnet werden, dass das wenigstens eine Ausgleichselement mit dem entsprechenden wenigstens einen Höhensprung zusammengebracht wird, und/oder wenigstens ein Ausgleichselement kann unabhängig von den Presselementen mit dem entsprechenden wenigstens einen
Höhensprung der Faserverbundstruktur zusammengebracht werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Ausgleichselement an einem der Presselemente fixiert werden. So kann das wenigstens eine Ausgleichselement mit dem Presselement vorbereitet werden. Das wenigstens eine Ausgleichselement kann an dem Presselement verbleiben, wenn die Faserverbundstruktur entnommen wird. Die Faserverbundstruktur kann so positioniert werden, dass das wenigstens eine an dem Presselement fixierte Ausgleichselement mit dem entsprechenden wenigstens
einen Höhensprung zusammengebracht wird.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Ausgleichselement lösbar an dem wenigstens einen Presselement fixiert werden. Auf diese Weise kann das wenigstens eine Ausgleichselement einfach ausgetauscht werden. So kann die Vorrichtung zur Konsolidierung einfacher an Faserverbundstrukturen mit anders angeordneten
und/oder anders ausgestalteten Höhensprüngen angepasst werden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Ausgleichselement unabhängig von den Presselementen mit dem entsprechenden wenigstens einen Höhensprung der Faserverbundstruktur zusammengebracht werden. Dabei kann das wenigstens eine Ausgleichselement zunächst mit dem wenigstens einen Höhensprung zusammen gebracht werden. Anschließend kann die Faserverbundstruktur mit dem wenigstens
einen Ausgleichselement zwischen den Presselementen angeordnet werden. Auf diese
_6
Weise kann die Faserverbundstruktur mit dem wenigstens einen Ausgleichselement auch außerhalb der Vorrichtung zum Konsolidieren vorbereitet und anschließend
zwischen den Presselementen angeordnet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Ausgleichselement mit dem entsprechenden wenigstens einen Höhensprung zusammengebracht werden, nachdem die Faserverbundstruktur auf ein insbesondere räumlich unteres Presselement aufgelegt wurde. Anschließend kann ein räumlich oberes Presselement so platziert werden, dass die Faserverbundstruktur mit dem wenigstens einen Ausgleichselement zwischen den Presselementen angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Faserverbundstruktur stabil auf dem unteren Presselement platziert werden, während das wenigstens eine Ausgleichselement mit dem wenigstens einen
Höhensprung zusammengebracht wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die konsolidierte Faserverbundstruktur nach dem Abkühlen entnommen werden, wobei wenigstens ein Ausgleichselement an wenigstens einem Presselement verbleibt und/oder die konsolidierte Faserverbundstruktur kann nach dem Abkühlen gemeinsam mit dem wenigstens einen Ausgleichselement entnommen werden und nach der Entnahme kann das wenigstens eine Ausgleichselement von der konsolidierten Faserverbundstruktur entfernt werden und/oder das wenigstens eine Ausgleichselement kann von der konsolidierten Faserverbundstruktur getrennt werden
und anschließend kann die konsolidierte Faserverbundstruktur entnommen werden.
Vorteilhafterweise kann die konsolidierte Faserverbundstruktur entnommen werden, wobei wenigstens ein Ausgleichselement an wenigstens einem Presselement verbleibt, insbesondere dort gehalten wird. Auf diese Weise kann die Faserverbundstruktur ohne zusätzliches Werkzeug von dem wenigstens einen Ausgleichselement getrennt werden. Das wenigstens eine Ausgleichselement kann zur weiteren Verwendung, insbesondere zur Konsolidierung einer weiteren Faserverbundstruktur mit dem
gleichen wenigstens einen Höhensprung, ohne Umbau weiterverwendet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Ausgleichselement bei der Entnahme
der konsolidierten Faserverbundstruktur im Bereich des wenigstens einen
„7
verklebt oder verbackt.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Ausgleichselement von der konsolidierten Faserverbundstruktur getrennt werden, bevor die Faserverbundstruktur entnommen wird. Auf diese Weise kann die konsolidierte Faserverbundstruktur stabiler an dem insbesondere unteren Presselement platziert bleiben. Auf diese Weise können Verformungen der konsolidierten Faserverbundstruktur bei der Trennung des
wenigstens einen Ausgleichselements vermieden werden.
Alternativ oder ergänzend kann das Ausgleichselement mit einen Spalt zur umliegenden Faserverbundstruktur in einer Ebene senkrecht zur Höhe der Faserverbundstruktur gelegt wird, wobei der Spalt bevorzugt kleiner 3 mm, besonders bevorzugt kleiner 2 mm, höchst bevorzugt kleiner 1 mm ist. Hierdurch können auch bei kleinen Ungenauigkeiten im Zuschnitt von Faserverbundstruktur und/oder Ausgleichselement diese verwendet werden. Insbesondere können durch den Spalt auch unterschiedliche thermische Ausdehnungen von Faserverbundstruktur und
Ausgleichselement berücksichtigt werden.
Ferner wird die Aufgabe bei der Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung wenigstens ein separates Ausgleichselement aufweist, welches auf der entsprechenden Seite komplementär zu wenigstens einem Höhensprung der Faserverbundstruktur geformt ist und das zwischen den Presselementen angeordnet
ist oder werden kann.
Erfindungsgemäß ist wenigstens ein separates Ausgleichselement vorgesehen,
welches komplementär zu dem wenigstens einen Höhensprung der
-8
Platzhalter, welcher den wenigstens einen Höhensprung ausfüllt.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Ausgleichselement auf seiner der komplementären Seite gegenüberliegenden Seite eben sein. Auf diese Weise kann die Kontur dieser Seite stufenlos in die Kontur der benachbarten Oberfläche der
Faserverbundstrukturen übergehen.
Das wenigstens eine Ausgleichselement ist separat. Das bedeutet, dass es nicht oder nur zerstörungsfrei lösbar an einem der Presselemente befestigt ist. Das wenigstens
eine Ausgleichselement kann so flexibler angeordnet werden.
Vorteilhafterweise kann aus einer Auswahl von unterschiedlich geformten Ausgleichselementen dasjenige Ausgleichselement verwendet werden, welches zu dem wenigstens einen Höhensprung der aktuell zu konsolidierenden Faserstruktur passt. Insgesamt kann so die Vorrichtung flexibler betrieben werden.
Die Vorrichtung zur Konsolidierung von Faserverbundstrukturen kann Teil einer Beladeund/oder Entladestation einer Fördervorrichtung sein. Auf diese Weise können die Faserverbundstrukturen der Vorrichtung zur Konsolidierung hin befördert und/oder die konsolidierten Faserverbundstrukturen von der Vorrichtung zur Konsolidierung weg
befördert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Ausgleichselement für elektromagnetische Strahlung durchlässig oder teildurchlässig sein oder wenigstens ein Ausgleichselement kann für elektromagnetische Strahlung reflektierend sein. Auf diese Weise kann ein Aufheizen des wenigstens einen Ausgleichselements durch
elektromagnetische Strahlung vermieden oder zumindest verringert werden.
Vorteilhafterweise kann die elektromagnetische Strahlung Infrarotstrahlung sein. Mit
Infrarotstrahlung kann die Faserverbundstrukturen zum Konsolidieren erwärmt werden.
10730
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Ausgleichselement gegenüber elektromagnetischer Strahlung nicht oder gering absorbierend sein.
Transparente Ausgleichselemente haben den Vorteil, dass die elektromagnetische Strahlung durch sie hindurch strahlen kann und dadurch den entsprechend mit dem wenigstens einen Ausgleichselement abgedeckten Bereich der Faserverbundstruktur
erreichen und erwärmen kann.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Ausgleichselement für elektromagnetische Strahlung reflektierend sein. Auf diese Weise kann in dem Bereich der Faserverbundstruktur, der mit dem wenigstens einen Ausgleichselement abgedeckt wird, weniger oder keine elektromagnetische Strahlung zur Oberfläche der Faserstruktur gelangen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Bereich der Faserverbundstruktur, in dem sich das wenigstens eine Ausgleichselement befindet, eine verhältnismäßig geringe Höhe aufweist. So kann verhindert werden, dass dieser Bereich zu heiß wird, was zu Beschädigungen führen kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Ausgleichselement eine mechanische Komprimierbarkeit aufweisen, welche zumindest in Richtung der Kraft, mit der die Presselemente die Faserverbundstruktur pressen, gleich oder geringer ist, als die entsprechende Komprimierbarkeit der Faserverbundstruktur. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass das wenigstens eine Ausgleichselement beim Zusammenpressen der Faserverbundstruktur im Bereich des wenigstens einen Ausgleichselements und damit des wenigstens einen Höhensprungs eine größere Kompression der Faserverbundstruktur bewirkt, als außerhalb des Bereichs des Höhensprungs. So kann vermieden werden, dass das wenigstens eine Ausgleichselement beim Pressen der Faserverbundstruktur eine Veränderung des wenigstens einen Höhensprungs bewirkt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein
Ausgleichselement wenigstens teilweise flexibel sein. Auf diese Weise kann das
-10
Verbindungen müssen beim Entformen getrennt werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Ausgleichselement wenigstens teilweise elastisch sein. Auf diese Weise kann es nach einer Verformung seine ursprüngliche
Form wieder einnehmen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Ausgleichselement das gleiche thermische Verhalten oder ein zumindest ähnliches thermisches Verhalten aufweisen wie die Faserverbundstruktur. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass sich das wenigstens eine Ausgleichselement beim Erwärmen relativ zur Faserverbundstruktur verformt, wodurch der wenigstens eine Höhensprung verformt werden würde. Durch das gleiche oder ähnliche thermische Verhalten können entsprechende mechanische Spannungen zwischen dem wenigstens einen Ausgleichselement und der Faserverbundstruktur vermieden oder verringert werden,
welche die Oberflächenstruktur der Faserverbundstruktur verändern würden.
Vorzugsweise weist das Ausgleichselement zur Faserverbundstruktur kongruente Eigenschaften auf. Damit weist das Ausgleichselement zumindest nahezu identische thermische, mechanische und/oder elektrische Eigenschaften wie die
Faserverbundstruktur auf.
Vorteilhafterweise kann die Schmelztemperatur des wenigstens einen Ausgleichselements wenigstens so groß sein wie die Schmelztemperatur des Faserverbundstruktur und/oder der Polymere. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass sich das wenigstens eine Ausgleichselement beim Zusammenpressen der Presselemente stärker verformen lässt, als die Faserverbundstruktur, was die
Ausgleichsfunktion des wenigstens einen Ausgleichselements vermindern würde.
-11
® . e.. 0 0000. 00060 . ..o ® ° ° °
Vorteilhafterweise kann eine thermische Ausdehnung des wenigstens einen Ausgleichselements geringer sein als eine thermische Ausdehnung der Faserverbundstruktur. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass sich das wenigstens eine Ausgleichselement über den Bereich des wenigstens einen
Höhensprungs hinaus ausdehnt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Ausgleichselement Glas, Quarzglas, Verbundwerkstoff, Metall oder ein Kombination aus verschiedenen Werkstoffen aufweisen oder daraus bestehen. Auf diese Weise kann mit dem entsprechenden Werkstoff oder einer Kombination von Werkstoffen die
erforderlichen mechanischen und/oder thermischen Eigenschaften erreicht werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Ausgleichselement verchromtes, poliertes oder dergleichen bearbeitetes Metall aufweisen oder daraus bestehen. So können verspiegelte, für elektromagnetische Strahlung reflektierende, Oberflächen realisiert
werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Ausgleichselement Edelstahl, nicht wärmeausdehnenden Stahl, Aluminium oder dergleichen aufweisen oder daraus bestehen. Auf diese Weise kann eine erforderliche mechanische und thermische
Stabilität erreicht werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Ausgleichselement aus dem gleichen
Material wie die Faserverbundstruktur aufgebaut sein.
Alternativ oder ergänzend kann es sich beim dem zumindest einen Ausgleichselement um Einmal-Produkt handeln, welches nach einmaligen Gebrauch entsorgt werden muss. Insbesondere ist dies der Fall, wenn das Ausgleichsmaterial nicht reversible Eigenschaften hat und nach der Konsolidierung einen physikalischen und/oder chemischen veränderten Zustand gegenüber der ursprünglichen Form eingenommen hat.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Ausgleichselement das gleiche Material wie wenigstens eines der Presselemente aufweisen oder daraus bestehen. Auf diese
Weise kann das wenigstens eine Ausgleichselement den bei der Konsolidierung
„-12
auftretenden thermischen und mechanischen Kräften besser widerstehen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Ausgleichselement zumindest auf seiner der Faserverbundstruktur zugewandten Seite eine an der Faserverbundstruktur nicht haftende Oberfläche aufweisen und/oder wenigstens ein Ausgleichselement kann zumindest auf der der Faserverbundstruktur zugewandten Seite für die Faserverbundstruktur nicht-haftend beschichtet sein und/oder zwischen wenigstens einem Ausgleichselement und der Faserverbundstruktur kann wenigstens eine Trennschicht angeordnet sein, welche ein Anhaften der Faserverbundstruktur an der Oberfläche des wenigstens einen Ausgleichselements verhindern oder minimieren kann. ' Auf diese Weise kann eine Verbindung, insbesondere Verbackung oder Verklebung oder dergleichen, zwischen dem wenigstens einen Ausgleichselement und der
Faserverbundstruktur verhindert oder zumindest verringert werden.
Vorteilhafterweise kann zwischen dem wenigstens einen Ausgleichselement und der Faserverbundstruktur wenigstens eine Trennfolie angeordnet werden. Die wenigstens eine Trennfolie kann ein Anhaften des wenigstens einen Ausgleichselements an der
Faserverbundstruktur verhindern.
Wenigstens eine Trennfolie kann vorteilhafterweise fest mit dem wenigstens einen Ausgleichselement verbunden sein. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Trennfolie einfach gemeinsam mit dem wenigstens einen Ausgleichselement vor dem Konsolidierungsprozess an dem Höhensprung der Faserverbundstruktur angeordnet
und nach dem Konsolidierungsprozess von der Faserverbundstruktur getrennt werden.
Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung zum Konsolidieren eine Doppelkammeranordnung aufweisen. In der Doppelkammeranordnung können die Presselemente und dazwischen die Faserverbundstruktur mit dem wenigstens einen Ausgleichselement angeordnet werden. Die Doppelkammer kann eine äußere Kammer und eine innere Kammer aufweisen. Die äußere Kammer umgibt die innere Kammer. In der inneren Kammer sind die Presselemente mit der Faserverbundstruktur angeordnet.
Durch entsprechende Unterdrucke können die Presselemente zusammengedrückt und
„-13
® .. ....,. e.. ....
° .. ° .. 0 0000. 0000 * .. ° .. ° ® °
.. .. ... .. e °
so die Faserverbundstruktur eingepresst werden. Mithilfe der Doppelkammeranordnung können Lufteinschlüsse zwischen dem wenigstens einen
Ausgleichselement und der Faserverbundstruktur vermieden werden.
Alternativ oder ergänzend wird die Trennschicht durch eine Trennfolie oder durch Aufsprühen eines Trennmittels auf die Faserverbundstruktur und/oder das
Ausgleichselement erzielt.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen
können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren
Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
Figur 1 eine Vorrichtung zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur mit einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymer gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, in einem Verfahrensschritt beim Auflegen der Faserverbundstruktur auf ein unteres Presselement;
Figur 2 die Vorrichtung aus der Figur 1 in einem Verfahrensschritt beim Anordnen eines Ausgleichselements in eine Vertiefung der Faserverbundstruktur;
Figur 3 die Vorrichtung aus den Figuren 1 und 2 in einem Verfahrensschritt, in dem die Faserverbundstruktur mit dem eingelegten Ausgleichselement
zwischen dem unteren Presselement und einem oberen Presselement
„-14
® 00 00900 8 08. 0 0 8 ® 08 © 0 0000000008 * 08 = ..0. 8 °
gepresst und mit einer Infrarotheizung erwärmt wird;
Figur 4 die Vorrichtung aus den Figuren 1 bis 3 in einem Verfahrensschritt, in dem das Ausgleichselement von der konsolidierten Faserverbundstruktur getrennt wird;
Figur 5 die Vorrichtung aus den Figuren 1 und 2 in einem Verfahrensschritt gemäß einem alternativen Verfahren zum Konsolidieren der Faserverbundstruktur, in dem die Faserverbundstruktur mit dem eingelegten Ausgleichselement auf das untere Presselement aufgelegt wird;
Figur 6 die Vorrichtung aus der Figur 5 in einem Verfahrensschritt, in dem die Faserverbundstruktur mit dem eingelegten Ausgleichselement zwischen dem unteren Presselement und dem oberen Presselement gepresst und mit der Infrarotheizung erwärmt wird;
Figur 7 die Vorrichtung aus den Figuren 5 und 6 in einem Verfahrensschritt, in dem die konsolidierte Faserverbundstruktur entnommen wird und das Ausgleichselement von der entnommenen konsolidierten Faserverbundstruktur entfernt wird;
Figur 8 eine Vorrichtung zum Konsolidieren einer Faserverbundstruktur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem das Ausgleichselement an dem unteren Presselement befestigt ist, in einem Verfahrensschritt gemäß einem weiteren alternativen Verfahren, in dem die Faserverbundstruktur auf das untere Presselement gelegt wird;
Figur 9 die Vorrichtung aus der Figur 8 in einem Verfahrensschritt, in dem die Faserverbundstruktur mit dem eingelegten Ausgleichselement zwischen dem unteren Presselement und dem oberen Presselement gepresst und mit einer Infrarotheizung erwärmt wird;
Figur 10 die Vorrichtung aus den Figuren 8 und 9 in einem Verfahrensschritt, in dem die konsolidierte Faserverbundstruktur von dem unteren Presselement entfernt wird, wobei das Ausgleichselement an dem
unteren Presselement verbleibt.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In den Figuren 1 bis 4 ist eine Vorrichtung 10 zum Konsolidieren einer
-15
u... .. > 0a 2 08 08000000908 * 0) 0 es ° ® ... AL) .. a 8
Faserverbundstruktur 12 in unterschiedlichen Verfahrensschritten gezeigt.
Bei der Faserverbundstruktur 12 handelt es sich beispielhaft um ein sogenanntes Tapegelege, welches aus einzelnen Tapes aufgebaut ist, die aus Fasern besteht, die mit thermoplastischem und/oder thermoelastischem Polymer verbunden sind. Mit der Vorrichtung 10 zum Konsolidieren wird die Faserverbundstruktur 12 gepresst und erwärmt.
Aus der Faserverbundstruktur 12 hergestellte Bauteile können beispielsweise in der Automobilindustrie eingesetzt werden.
Die Faserverbundstruktur 12 weist auf einer Seite, in der Figur 1 oben, eine Vertiefung 14 auf. Die Faserverbundstruktur 12 mit der Vertiefung 14 ist beispielsweise aus einer Endlosbahn vorgefertigt.
Die Vertiefung 14 bildet einen Höhensprung in der Faserverbundstruktur 12. Ein Höhensprung bedeutet, dass sich eine Höhe 15 der Faserverbundstruktur 12 in diesem Bereich verändert. Die Höhe 15 ist die Ausdehnung der Faserverbundstruktur 12 senkrecht zu ihrer Länge und ihrer Breite. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Höhe 15 senkrecht zu einer in der Figur 1 oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche der Faserverbundstruktur 12. Im Falle der Vertiefung 14 verringert sich die Höhe 15 der Faserverbundstruktur 12 im Vergleich zu dem benachbarten Bereichen.
Die Vorrichtung 10 weist ein unteres Presselement 16 und ein oberes Presselement 18 auf. Die Presselemente 16, 18 sind für Infrarotstrahlung durchlässig. Die Presselemente 16, 18 sind beispielsweise als ebene Platten aus Quarzglas realisiert. Das untere Presselement 16 ist beispielsweise auf einer nicht gezeigten Trageeinrichtung, beispielsweise einem Tisch, montiert.
Ferner weist die Vorrichtung 10 ein Ausgleichselement 20 auf. Das Ausgleichselement 20 ist auf einer Seite, in der Figur 1 unten, komplementär zu der Vertiefung 14 in der Faserverbundstruktur 12. Auf der gegenüberliegenden Seite, in der Figur 1 oberen, ist
das Ausgleichselement 20 eben. Das Ausgleichselement 20 besteht aus einem
„-16
Außerdem hat das Ausgleichselement 20 auf der der Vertiefung 14 zugewandten Seite, in der Figur 1 unten, eine nicht haftende Oberfläche. Die Oberfläche ist beispielsweise mit Polytetrafluorethylen (PTFE) beschichtet.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 10 eine Presseinrichtung 22. Mit der Presseinrichtung 22 können die Presselemente 16 und 18 aufeinander zu bewegt und gedrückt werden. Die Presseinrichtung 22 verfügt beispielhaft über eine Vakuumpumpe 24, welche mittels einer Vakuumverbindung 26 mit einem Zwischenraum zwischen den Presselementen 16, 18 verbunden ist. Die Vakuumverbindung 26 führt durch ein Dichtelement 28. Das Dichtelement 28 ist zwischen den Presselementen 16, 18 angeordnet und umgibt die Faserverbundstruktur 12 umfangsmäßig zusammenhängend.
Im Übrigen weist die Vorrichtung 10 eine Heizeinrichtung 30 auf. Die Heizeinrichtung
30 umfasst einen unteren Infrarotstrahler 32 und einen oberen Infrarotstrahler 34. Der untere Infrarotstrahler 32 ist unter dem unteren Presselement 16 angeordnet und auf
das untere Presselement 16 gerichtet. Der obere Infrarotstrahler 34 ist über dem
oberen Presselement 18 angeordnet und auf das obere Presselement 18 gerichtet.
Das Verfahren zur Konsolidierung der Faserverbundstruktur 12 gemäß einem ersten
Ausgestaltungsbeispiel wird im Folgenden anhand der Figuren 1 bis 4 erläutert.
In einem in der Figur 1 gezeigten Verfahrensschritt wird die Faserverbundstruktur 12 mit der Vertiefung 14 nach oben, zu dem oberen Presselement 18 hin gerichtet, auf
das untere Presselement 16 gelegt.
„17
Danach wird das obere Presselement 18 auf die Faserverbundstruktur 12 gelegt. Die Vakuumpumpe 24 wird aktiviert. Der Zwischenraum zwischen den Presselementen 16, 18, welcher mittels dem Dichtelement 28 zur Umgebung hin abgedichtet ist, wird mit einem Unterdruck beaufschlagt. Durch den Unterdruck werden die Presselemente 16, 18 aufeinander zu bewegt und gedrückt. Dabei wird die Faserverbundstruktur 12 zwischen den Presselementen 16, 18 gepresst.
Mit der Heizeinrichtung 30 wird die Faserverbundstruktur 12 erwärmt, indem Infrarotstrahlung durch die Presselemente 16, 18 hindurch zur Faserverbundstruktur 12 gelangt. Da das Ausgleichselement 20 für Infrarotstrahlung durchlässig ist, gelangt die Infrarotstrahlung vom oberen Infrarotstrahler 34 durch das obere Presselement 16 und das Ausgleichselement 20 hindurch auch zur oberen Seite der Faserverbundstruktur 12 im Bereich der Vertiefung 14.
Das Polymer der Faserverbundstruktur 12 wird durch die Infrarotstrahlung bis über seine Schmelztemperatur erwärmt und geschmolzen. So wird die Faserverbundstruktur 12 in Verbindung mit dem mechanischen Druck, der durch die Presselemente 16, 18 einwirkt, konsolidiert.
Nach Beendigung des Erwärmungsprozesses wird die Faserverbundstruktur 12 abkühlt. Hierzu kann beispielsweise eine nicht gezeigte Kühleinrichtung verwendet werden.
Nach dem Abkühlen wird das obere Presselement 18 entfernt. Das Ausgleichselement 20 wird, wie in der Figur 4 gezeigt, aus der Vertiefung 14 entnommen. Anschließend wird die konsolidierte Faserverbundstruktur 12 aus der Vorrichtung 10 entnommen.
In den Figuren 5 bis 7 sind die Verfahrensschritte zur Konsolidierung der Faserverbundstruktur 12 mit der Vorrichtung 10 aus den Figuren 1 bis 4 gemäß einem alternativen Ausgestaltungsbeispiel des Verfahrens gezeigt. Diejenigen Elemente, die
„-18
zu denen des ersten Ausgestaltungsbeispiel des Verfahrens aus den Figuren 1 bis 4 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das alternative Ausgestaltungsbeispiel des Verfahrens unterscheidet sich von ersten Ausgestaltungsbeispiel des Verfahrens dadurch, dass bei dem alternativen Ausgestaltungsbeispiel des Verfahrens zunächst das Ausgleichselement 20 in der Vertiefung 14 angeordnet wird. Anschließend wird die Faserverbundstruktur 12 mit dem eingelegten Ausgleichselement 20 auf das untere Presselement 16 gelegt. Dies ist in der Figur 5 gezeigt. Danach wird analog zur ersten Ausgestaltung des Verfahrens entsprechend der dortigen Figur 3 die Faserverbundstruktur 12, wie in der Figur 6 gezeigt, erwärmt und verpresst. Anschließend wird die konsolidierte Faserverbundstruktur 12 abgekühlt
Nach dem Abkühlen der konsolidierten Faserverbundstruktur 12 wird in einem Verfahrensschritt, welcher in der Figur 7 gezeigt ist, zunächst die konsolidierte Faserverbundstruktur 12 gemeinsam mit dem Ausgleichselement 20 aus der Vorrichtung 10 entnommen. Anschließend wird das Ausgleichselement 20 aus der Vertiefung 14 der konsolidierten Faserverbundstruktur 12 entfernt.
In den Figuren 8 bis 10 sind die Verfahrensschritte zur Konsolidierung der Faserverbundstruktur 12 gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltungsbeispiel des Verfahrens mit einer Vorrichtung 10 gemäß einen zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausgestaltungsbeispiel des Verfahrens mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 aus den Figuren 1 bis 4 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Vorrichtung 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 8 bis 10 unterscheidet sich von der Vorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus den Figuren 1 bis 4 dadurch, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel das Ausgleichselement 20 lösbar auf der dem oberen Presselement 18 zugewandten Oberfläche des unteren Presselements 16 befestigt ist. Bei dem Verfahren zur Konsolidierung der Faserverbundstruktur 12 gemäß dem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Faserverbundstruktur 12, wie in der Figur 8 gezeigt, mit der Vertiefung 14 zum unteren Presselement 16 gerichtet so auf das untere Presselement
16 gelegt, dass die Vertiefung 16 auf dem Ausgleichselement 20 platziert wird.
„-19
Nach dem Abkühlen wird die konsolidierte Faserverbundstruktur 12 aus der Vorrichtung 10 entnommen. Dabei verbleibt das Ausgleichselement 20 auf dem unteren Presselement 16.
„-20
Bezugszeichenliste P1593: 10 Vorrichtung 12 Faserverbundstruktur 14 Vertiefung 15 Höhe der Faserverbundstruktur 16 Presselement 18 Presselement 20 Ausgleichselement 22 Presseinrichtung 24 Vakuumpumpe 26 Vakuumverbindung 28 Dichtelement 30 Heizeinrichtung 32 Infrarotstrahler 34 Infrarotstrahler -21-
Claims (12)
1. Verfahren zur Konsolidierung einer Faserverbundstruktur (12) mit wenigstens einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymer, bei dem
— die Faserverbundstruktur (12) zwischen zwei Presselementen (16, 18) einer Vorrichtung (10) zum Konsolidieren der Faserverbundstruktur (12) angeordnet wird,
— die Presselemente (16, 18) so aufeinander zu bewegt und gedrückt werden, dass die Faserverbundstruktur (12) zwischen den Presselementen (16, 18) gepresst wird,
— die Faserverbundstruktur (12) zumindest bis in den Bereich einer Schmelztemperatur des wenigstens einen thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymers erwärmt wird,
— die konsolidierte Faserverbundstruktur (12) nach dem Abkühlen aus der Vorrichtung (10) entnommen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein separates Ausgleichselement (20)
im Bereich wenigstens eines Höhensprungs (14) der Faserverbundstruktur (12) so
zwischen der Faserverbundstruktur (12) und einem der Presselemente (16, 18)
angeordnet wird, so dass mit dem wenigstens einen Ausgleichselement (20) der
wenigstens eine Höhensprung (14) gegenüber dem besagten einen der
Presselemente (16, 18) ausgeglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ausgleichselement (20) an einem der Presselemente (16) fixiert und die Faserverbundstruktur (12) so bezüglich dem Presselement (16) angeordnet wird, dass das wenigstens eine Ausgleichselement (20) mit dem entsprechenden wenigstens einen Höhensprung (14) zusammengebracht wird, und/oder wenigstens ein Ausgleichselement (20) unabhängig von den Presselementen (16, 18) mit dem entsprechenden wenigstens einen Höhensprung (14) der Faserverbundstruktur (12) zusammengebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
„22
. .. .... ° ... x
° .. .° .. . 0000. 080080
° .. ° .. ° . ® .. .. ... .. ° ®
konsolidierte Faserverbundstruktur (12) nach dem Abkühlen entnommen wird, wobei wenigstens ein Ausgleichselement (20) an wenigstens einem Presselement (16) verbleibt und/oder die konsolidierte Faserverbundstruktur (12) nach dem Abkühlen gemeinsam mit dem wenigstens einen Ausgleichselement (20) entnommen wird und nach der Entnahme das wenigstens eine Ausgleichselement (20) von der konsolidierten Faserverbundstruktur (12) entfernt wird und/oder das wenigstens eine Ausgleichselement (20) von der konsolidierten Faserverbundstruktur (12) getrennt wird und anschließend die konsolidierte
Faserverbundstruktur (12) entnommen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (20) mit einen Spalt zur umliegenden Faserverbundstruktur (12) in der Ebene senkrecht zur Höhe (15) der Faserverbundstruktur (12) gelegt wird, wobei der Spalt bevorzugt kleiner 3 mm, besonders bevorzugt kleiner 2 mm, höchst bevorzugt kleiner 1 mm ist.
5. Vorrichtung (10) zum Konsolidieren von Faserverbundstrukturen (12) mit wenigstens einem thermoplastischen und/oder thermoelastischen Polymer, wobei die Vorrichtung (10) umfasst — zwei Presselemente (16, 18), zwischen denen die Faserverbundstruktur (12)
zum Konsolidieren angeordnet werden kann,
— wenigstens eine Presseinrichtung (22), mit der die Presselemente (16, 18) so aufeinander zu bewegt und gedrückt werden können, dass die Faserverbundstruktur (12) zwischen den Presselementen (16, 18) gepresst wird,
— wenigstens eine Heizeinrichtung (30), mit der die Faserverbundstruktur (12) erwärmt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) wenigstens ein separates
Ausgleichselement (20) aufweist, welches auf der entsprechenden Seite
komplementär zu wenigstens einem Höhensprung (14) der Faserverbundstruktur
(12) geformt ist und das zwischen den Presselementen (16, 18) angeordnet ist
oder werden kann.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein
-2324 / 30
.. .. 000 .. ° °
Ausgleichselement (20) für elektromagnetische Strahlung durchlässig oder teildurchlässig ist oder wenigstens ein Ausgleichselement (20) für elektromagnetische Strahlung reflektierend ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ausgleichselement (20) eine mechanische Komprimierbarkeit aufweist, welche zumindest in Richtung der Kraft, mit der die Presselemente (16, 18) die Faserverbundstruktur (12) pressen, gleich oder geringer ist, als die entsprechende Komprimierbarkeit der Faserverbundstruktur (12).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ausgleichselement (20) wenigstens teilweise flexibel ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ausgleichselement (20) das gleiche thermische Verhalten oder ein zumindest ähnliches thermisches Verhalten aufweist wie die Faserverbundstruktur (12).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ausgleichselement (20) Glas, Quarzglas, Verbundwerkstoff, Metall
oder ein Kombination aus verschiedenen Werkstoffen umfasst.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ausgleichselement (20) zumindest auf seiner der Faserverbundstruktur (12) zugewandten Seite eine an der Faserverbundstruktur (12) nicht haftende Oberfläche aufweist und/oder wenigstens ein Ausgleichselement (20) zumindest auf der der Faserverbundstruktur (12) zugewandten Seite für die Faserverbundstruktur (12) nicht-haftend beschichtet ist und/oder zwischen wenigstens einem Ausgleichselement (20) und der Faserverbundstruktur (12) wenigstens eine Trennschicht angeordnet ist, welche ein Anhaften der Faserverbundstruktur (12) an der Oberfläche des wenigstens
einen Ausgleichselements (20) verhindert oder minimiert.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht
„-24
.. 0. 0000 09 | ° ° .. .. ° .. : ° .. ....0 > ....
durch eine Trennfolie oder durch Aufsprühen eines Trennmittels auf die Faserverbundstruktur (12) und/oder das Ausgleichselement (20) erzielt wird.
Wien am 31.Oktober 2019 Dieffenbacher GmbH
Maschinen- und Anlagenbau
evgr KG
\ Häupl & Ellm
) Patentanwaltskanzlei
-25
M
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018131574.0A DE102018131574A1 (de) | 2018-12-10 | 2018-12-10 | Verfahren und Vorrichtung zur Konsolidierung einer Faserverbundstruktur |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT521880A2 true AT521880A2 (de) | 2020-06-15 |
Family
ID=70776283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA354/2019A AT521880A2 (de) | 2018-12-10 | 2019-10-31 | Verfahren und Vorrichtung zur Konsolidierung einer Faserverbundstruktur |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20200180240A1 (de) |
| KR (1) | KR20200071029A (de) |
| AT (1) | AT521880A2 (de) |
| DE (1) | DE102018131574A1 (de) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3124971B1 (fr) * | 2021-07-06 | 2023-12-15 | Centre Technique Ind De La Plasturgie Et Des Composites | Appareil de moulage |
| TWI778767B (zh) * | 2021-08-27 | 2022-09-21 | 臺灣塑膠工業股份有限公司 | 複合材料與其成型方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410132A (en) * | 1991-10-15 | 1995-04-25 | The Boeing Company | Superplastic forming using induction heating |
| DE10351178A1 (de) * | 2003-11-03 | 2005-06-02 | Ralf Schneeberger | Verfahren zur Herstellung von Kohlefaserverbundwerkstoffteilen mit thermoplastischen Matrixsystemen |
| DE102012006038A1 (de) * | 2012-03-27 | 2013-10-02 | Mbb Fertigungstechnik Gmbh | Umformwerkzeug zur Herstellung eines im Wesentlichen schalenförmigen, faserverstärkten Kunststoffteils |
| DE102015003511A1 (de) * | 2015-03-20 | 2016-09-22 | Eisenmann Se | CFK-Prozess |
| DE102017105450A1 (de) | 2017-03-14 | 2018-09-20 | Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau | Verfahren und Anlage zum Konsolidieren von Faserverbundstrukturen |
-
2018
- 2018-12-10 DE DE102018131574.0A patent/DE102018131574A1/de active Pending
-
2019
- 2019-10-31 AT ATA354/2019A patent/AT521880A2/de not_active Application Discontinuation
- 2019-12-09 KR KR1020190162586A patent/KR20200071029A/ko not_active Withdrawn
- 2019-12-09 US US16/707,678 patent/US20200180240A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200071029A (ko) | 2020-06-18 |
| DE102018131574A1 (de) | 2020-06-10 |
| US20200180240A1 (en) | 2020-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2408610B1 (de) | Verfahren zum zumindest teilweise nachbearbeiten oder ersetzen eines versteifungselementes einer faserverbundstruktur und zugehörige anbindvorrichtung | |
| EP3365158B1 (de) | Verfahren zum herstellen eines bauteils aus einem faserverbundwerkstoff | |
| DE3539573C2 (de) | ||
| EP4017694B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines bauteils aus einem faserverbundwerkstoff | |
| EP3408075B1 (de) | Verfahren zum herstellen eines bauteils aus einem faserverbundwerkstoff | |
| EP3408080B1 (de) | Presse zum herstellen eines bauteils aus einem faserverbundwerkstoff | |
| EP2189276A1 (de) | Plattenpresse sowie Pressblech-Presspolster-Einheit | |
| AT521880A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Konsolidierung einer Faserverbundstruktur | |
| EP3595878B1 (de) | Verfahren und anlage zum konsolidieren von faserverbundstrukturen | |
| DE102009010621B3 (de) | Wabenstabilisierung | |
| EP3505320A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines faservorformlings | |
| DE102011110206B4 (de) | Formwerkzeug | |
| DE102017105343A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Konsolidieren von Faserverbundstrukturen | |
| AT503547A4 (de) | Aushärtewerkzeug | |
| DE202018107026U1 (de) | Vorrichtung zur Konsolidierung einer Faserverbundstruktur | |
| DE102018110123A1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Vorformlings aus Verstärkungsfasern | |
| DE202017101484U1 (de) | Anlage zum Konsolidieren von Faserverbundstrukturen | |
| DE102016111074B4 (de) | Gasführungsanordnung und Verfahren zum unterdruckunterstützten Verarbeiten eines Faserhalbzeugs | |
| WO2019077017A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum konsolidieren von faserverbundstrukturen | |
| DE202017106334U1 (de) | Vorrichtung zum Konsolidieren von Faserverbundstrukturen | |
| DE102016111073A1 (de) | Formelement und Verfahren zum unterdruckunterstützten Verarbeiten eines Faserhalbzeugs | |
| DE102023128415A1 (de) | Formwerkzeug und Verfahren zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffkomponenten | |
| DE202017101459U1 (de) | Vorrichtung zum Konsolidieren von Faserverbundstrukturen | |
| WO2021058350A1 (de) | Vorrichtungen und verfahren zur herstellung eines t-förmigen halbzeugs aus einem mehrlagigen gelege | |
| EP3956043A1 (de) | Formgarnitur für eine skipresse |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REJ | Rejection |
Effective date: 20230715 |