EP4731403A1 - Verfahren zur bauteilherstellung mit heizvorrichtung im zuleitungssystem - Google Patents

Abstract

Die Idee betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils, bei dem ein Textil aus Verstärkungsfasern mit einem duroplastischen Matrixmaterial in einem Matriximprägnierungsschritt bearbeitet wird. Zwischen einem Vorratsbehälter (2) und einer Imprägniereinheit (1) befindet sich mindestens ein direktes Zuleitungssystem (3), wobei durch das mindestens eine direkte Zuleitungssystem das Matrixmaterial aus dem Vorratsbehälter in die Imprägniereinheit gelangt. Das Besondere an dem vorgeschlagenen Verfahren ist, dass das jedes der mindestens einen Zuleitungssysteme mindestens eine Heizvorrichtung (4) aufweist und im Verfahren zur Herstellung des faserverstärkten Bauteils das duroplastische Matrixmaterial ausschließlich im mindestens einen Zuleitungssystem durch die mindestens eine Heizvorrichtung des mindestens einen Zuleitungssystems auf eine Temperatur erwärmt wird, die für die Imprägnierung des Textils aus Verstärkungsfasern mit dem Matrixmaterial benötigt wird.

Description

Verfahren zur Bauteilherstellung mit Heizvorrichtung im Zuleitungssystem

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils, bei dem immer nur ein kleiner Teil des benötigten Matrixmaterials erwärmt werden muss. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Zuleitungssystem zur Anwendung in dem Verfahren, das über eine entsprechende Heizvorrichtung verfügt und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einem solchen Zuleitungssystem. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Vorratsbehälter für das Verfahren und die Anlage.

Verfahren zur Imprägnierung von Textilien zur Herstellung von faserverstärkten Bauteilen sind allgemein bekannt. Auch bekannt sind Anlagen, die zur Imprägnierung verwendet werden. In der Schrift EP 3 390 023 wird ein Verfahren zur Imprägnierung vorgeschlagen, bei dem das Matrixmaterial gefroren vorliegt. Das Matrixmaterial wird portionsweise in einen Extruder geleitet, der über Heizvorrichtungen verfügt und das Matrixmaterial auf Imprägnierungstemperatur erhitzt. Ziel des Verfahrens gemäß der Schrift EP 3 390 023 ist, das Matrixmaterial nicht auf Raumtemperatur lagernd vorliegen zu haben. In der Druckschrift DE 10 2005 053 690 beispielsweise, wird ein Werkzeug, eine Anordnung und ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils beschrieben. Im Verfahren wird ein mit Harz befüllter Vorratsbeutel in eine Vorratskammer eingelegt. Die Vorratskammer steht mit einer Arbeitskammer in Kontakt, in der sich ein Halbzeug befindet. Der Vorratsbeutel ist aus einem dünnwandigen Material gefertigt und beinhaltet die Menge an Matrixmaterial, die für die Bauteilherstellung benötigt wird. Die Vorratskammer kann mit Pressluft beaufschlagt werden oder es folgt eine Evakuierung der Arbeitskammer. In beiden Fällen gelangt das in der Vorratskammer erwärmte Harzmaterial aus dem Vorratsbeutel in die Arbeitskammer, um das Bauteil durch Imprägnierung herzustellen. Auch aus dem Dokument EP 2 956 3820 ist ein vergleichbares Verfahren bekannt. Hier wird eine zusammenklappbare Beutelverpackungen und ein Verbindungssystem beschrieben, wobei der Beutel beispielsweise mit einem Matrixmaterial befüllt sein kann und händisch oder durch den Druck einer Pumpe (Pressdruck oder Unterdrück) entleert wird. In Dokument EP 0 370 564 wird die Herstellung eines Vorratsbeutels für Plastikmaterial beschrieben und die anschließende Verwendung des Vorratsbeutels. Zur Herstellung einer Verpackung wird der Vorratsbeutel so in oder zur Fertigungsform platziert, dass eine Auslassöffnung des Vorratsbeutels in einem Injektionskanal liegt. Anschließend wird Druck auf den Vorratsbeutel ausgeübt und das Verarbeitungsmatenal gelangt in die Kavität der Fertigungsform. In der Schrift US 6,071 ,457 wird eine Vorrichtung offenbart, die mindestens aus einem Vorratsbehälter, einem Zuleitungssystem und einem Infiltrationswerkzeug besteht. In einem RTM (Resin Transfer Moulding) Verfahren kann das Volumen des Vorratsbehälters verringert werden, so dass das Infiltrationsmaterial aus dem Vorratsbehälter über das Zuleitungssystem in die Fertigungskavität gelangt. Aus dem Dokument US 2005/0023712 ist ein Zuführungssystem für flüssige Harze (wie beispielsweise Epoxid) bekannt. Das System weist einen Vorratsbeutel zur Speicherung des flüssigen Materials auf, der zur verbesserten Abgabe des Materials sein Volumen (beispielweise unter Druck) verringern kann. Ein verbessertes Harzzuführungssystem wird auch in der Schrift US 2019/0152111 beschrieben.

Nachteilig bei einigen der Verfahren und Anlagen aus diesem Stand der Technik ist, dass das zur Imprägnierung verwendete Material (Harz oder auch Matrixmaterial genannt) als Einheit und vollständig auf die Verarbeitungstemperatur erwärmt wird (im entsprechenden Vorratsbehälter des Materials). Bei einem längeren Imprägnierungsprozess muss dann über die gesamte Prozessdauer die entsprechende Temperatur des Matrixmaterials gehalten werden, wobei Temperaturschwankungen verhindert werden müssen. Das ist einerseits mit hohen Energiekosten verbunden und andererseits können Temperaturschwankungen im Matrixmaterial zu unerwünschten Nebeneffekten führen, welche ein Sicherheitsrisiko darstellen können (unkontrollierte exotherme Reaktion). Weiterhin unterliegen viele reaktive Matrixmaterialien bei der Verarbeitungstemperatur einer so schnellen Alterung, dass einmal erwärmte Matrixreste verworfen und nicht einfach in einem anderen Verfahren verwendet werden können. Ergänzend dazu führt die vollständige Erwärmung des gesamten Matrixmaterials als Einheit dazu, dass je nach gewählten Matrixmaterial bereits erste Vernetzungsreaktionen des Matrixmaterials beginnen, ohne dass eine Imprägnierung des Textils stattgefunden hat. Das kann dazu führen, dass Anlagen verunreinigt (oder beschädigt) und dass Bauteile mit geringer Produktqualität gefertigt werden. Verhindert werden kann das nur, wenn Matrixsysteme gewählt werden, die langsam vernetzen, wodurch sich die Prozesszeit zur Herstellung der Bauteile unvorteilhaft erhöht.

Das Verfahren gemäß der Schrift EP 3 390 023 erwärmt zwar nicht das gesamte Matrixmaterial in einem Erwärmungsvorgang (sondern nur portionsweise), jedoch muss das Matrixmaterial als gefrorenes Matrixmaterial vorliegen und in einem längeren Prozess muss eine Kühlung des Materials erfolgen, damit das Matrixmaterial im gefrorenen Zustand verbleibt. In beiden Fällen wird hierfür Energie und Zeit benötigt. Um das Matrixmaterial anschließend auf die Imprägnierungstemperatur zu erwärmen, wird dann mehr Energie benötigt, als bei der Verwendung des Materials bei Raumtemperatur.

Das Dokument US 2004/0070114 offenbart ein System und ein Verfahren für eine RTM Technik, wobei ein Fasermaterial bearbeitet werden soll. Das System weist zwei Vorratsbehälter für Harzmaterial auf, verschiedenen Zuleitungssysteme und eine Vielzahl von Heizelementen. Die Heizelemente sind an den Vorratsbehältern vorgesehen und schmelzen nur die obere Schicht des Harzmaterials innerhalb der Vorratsbehälter an, so dass diese Schicht dann aus dem Vorratsbehälter abgepumpt werden kann. Folglich liegt das Harzmaterial innerhalb des Vorratsbehälter inhomogen erwärmt vor. Das Harzmaterial wird über eine erste Zuleitung, über eine nachfolgende Zuleitung zur weiteren Zuleitung und von dort in die Mold geführt. Alle Zuleitungen weisen jeweils Heizelemente auf. Das Dokument EP 2 656 991 beschreibt einen Vorratsbehälter (beispielsweise in Form eines Beutels) für eine Vorrichtung zur Gießharzverarbeitung und ein entsprechendes Verfahren dazu. Gemäß diesem Dokument wird ein Gießharz über mindestens eine Zuführeinrichtung einer Form zur Bauteilherstellung zugeführt. Überschüssiges Gießharz soll von einem Vorratsbehälter aufgenommen werden, der sowohl mit der Zuführeinrichtung also auch mit der Form in Verbindung steht. Der Vorratsbehälter dient dabei als Pufferspeicher für reaktives Vergußmaterial, wobei bei Bedarf überschüssiges Gießharz aus dem Vorratsbehälter in die Form gefördert werden kann. Das reaktive Gemisch kann weiterhin über einen Wärmetauscher geführt werden, wobei der Wärmetausche in dem Vorratsbehälter und/oder der Zuführeinrichtung vorgesehen ist. Im Dokument US 6,136,236 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Imprägnierung eines Faserpellets offenbart. Das Faserpellet soll einen Faseranteil von mehr als 58% haben und Hauptaugenmerk wird in dem Dokument auf eine Variation des Drucks bei der Imprägnierung gelegt. Das Harzmaterial befindet sich in einem Vorratsbehälter und wird über eine Zuleitung in die Form befördert. Ein Wärmetauscher ist innerhalb der Zuleitung vorgesehen und soll sicherstellen, dass das Harzmaterial vor dem Erreichen der Form die richtige Temperatur hat. Das Dokument US 6,168,408 offenbart eine Vorrichtung zur Imprägnierung von Komposits, wobei je nach zu imprägnierendem Produkt die Fließrate des Imprägnierungsmatriais und der Druck angepasst werden können. Die Vorrichtung weist wenigstens einen Vorratsbehälter, ein Zuleitungssystem und mindestens eine Mold auf. Der oder die Vorratsbehälter befinden sich in einem Tank, der auch zur Beheizung des oder der Vorratsbehälter geeignet ist. Das Zuleitungssystem kann einen Wärmetauscher aufweisen. Die Schrift US 5,518,388 offenbart ein Gerät und ein Verfahren für RTM. Hierbei wird Harz in einem Vorratsbehälter über verschiedenen Zuleitungen einer Mold zugeführt. Der Vorratsbehälter und die Mold sind über Heizelemente heizbar. Weiterhin weist das Gerät einen Preheater auf, der ebenfalls das Harz erwärmen soll.

Nachteilig bei den beschriebenen Verfahren ist jedoch, dass das Matrixmaterial von einem Vorratsbehälter über ein System aus Zuleitungen zu dem zu imprägnierenden Produkt geleitet wird und dabei die zur Imprägnierung nötige Temperatur über Wärmequellen aufrechterhalten werden muss. Insbesondre sehr reaktive Matrixsysteme können so aber nur schlecht verarbeitet werden, da die Gefahr einer frühzeitigen Vernetzung innerhalb des Zuleitungssystems zu groß ist.

Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Stand der Technik vorkommenden Nachteile zu beseitigen oder zumindest abzumildern.

Diese Aufgabe wurde gelöst mit einem Verfahren nach Anspruch 1 .

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils vorgeschlagen, bei dem ein Textil aus Verstärkungsfasern (sogenannten hochfesten Fasern) mit einem duroplastischen Matrixmaterial in einem Matriximprägnierungsschritt bearbeitet wird. Das für die Imprägnierung benötige duroplastische Matrixmaterial wird dabei in einem Vorratsbehälter gelagert und das Textil aus Verstärkungsfasern in einer Imprägniereinheit, wobei zwischen dem Vorratsbehälter und der Imprägniereinheit mindestens ein direktes Zuleitungssystem vorgesehen ist. Durch das mindestes eine direkte Zuleitungssystem gelangt das duroplastische Matrixmaterial aus dem Vorratsbehälter direkt in die Imprägniereinheit, wobei jedes der mindesten einen direkten Zuleitungssysteme mindestens eine Heizvorrichtung aufweist. Im Verfahren zur Herstellung des faserverstärkten Bauteils wird das duroplastische Matrixmaterial ausschließlich im mindestens einem direkten Zuleitungssystem durch die mindestens eine Heizvorrichtung auf eine Temperatur erwärmt, die für die Imprägnierung des Textils aus Verstärkungsfasern mit dem duroplastischen Matrixmaterial benötigt wird. Im Vorratsbehälter liegt das duroplastische Matrixmaterial während des Verfahrens bei Raumtemperatur vor, wobei die Raumtemperatur als eine Temperatur zwischen 16 °C und 26 °C definiert wird. In einer Ausführungsform liegt das Matrixmaterial bei einer Raumtemperatur zwischen 20 °C und 25 °C vor.

Erfindungsgemäß wird also das duroplastische Matrixmaterial (im Folgenden auch nur als Matrixmaterial bezeichnet) nicht als Einheit vollständig erwärmt oder liegt als Einheit vollständig gefroren vor. Vorteilhaft wird immer nur der Anteil an Matrixmaterial, der durch das mindeste eine direkte Zuleitungssystem in die Imprägniereinheit fließt, erwärmt. In vorteilhafter Weise wird hierdurch weniger Energie zur Erwärmung oder Kühlung des Matrixmaterials benötigt, weil nicht über den gesamten Prozesszeitraum eine größere Menge an Matrixmaterial auf der Verarbeitungstemperatur oder in einem gefrorenen Zustand gehalten werden muss und dann auf Imprägnierungstemperatur erwärmt werden muss. Weiterhin ist das neue Verfahren auch für hochreaktive Matrixmaterialien geeignet, da die thermische Vorbelastung des Materials, insbesondere die Zeit zwischen Erwärmung und Imprägnierung, besonders kurz ist. Zudem soll das duroplastische Matrixmaterial durch eine direkte Zuleitung zur Imprägniereinheit gelangen, wodurch ebenfalls die Verweilzeit des Matrixmaterials im Zuleitungssystem verringert werden kann. Durch die kurze Verweilzeit des Matrixmaterials innerhalb des Zuleitungssystems und die kurze Zeit, in der das Matrixmaterial auf einer Imprägnierungstemperatur erwärmt vorliegt, können durch dieses System auch sogenannte hochreaktive Zwei-Komponenten Harzsysteme verwendet werden, ohne dass die zweite Komponente extra zu einem späteren Zeitpunkt beigemischt werden muss. Als weiterer Vorteil für das neue Verfahren kann zudem noch angesehen werden, dass Matrixmaterial, das (doch) nicht für die Imprägnierung benötigt wurde, in der Regel auch nicht auf Imprägnierungstemperatur erwärmt wurde und daher unproblematisch in einem anderen Verfahren verwendet werden kann. Hierdurch sinkt der Abfallanteil für Matrixmaterial.

Erfindungsgemäß wird ein direktes Zuleitungssystem zwischen dem Vorratsbehälter und der Imprägniereinheit verwendet und das duroplastische Matrixmaterial wird direkt in die Imprägniereinheit über das direkte Zuleitungssystem befördert und ausschließlich hier erwärmt (auf eine Imprägnierungstemperatur). Ein solches System und ein solcher Transport schließt ausdrücklich aus, dass das Matrixmaterial über eine Mehrzahl von Zuleitungen, die einander nachfolgend (in einer Linie) vorgesehen sind, geführt wird. Entsprechend kann das Matrixmaterial zwar über eine Mehrzahl von direkten Zuleitungssystemen direkt von dem Vorratsbehälter zur Imprägniereinheit transportiert werden, wobei aber jedes direkte Zuleitungssystem die kürzeste Verbindung zwischen dem Vorrastbehälter und einem ausgewählten Bereich der Imprägniereinheit darstellt. Eine Überführung des Matrixmaterials von einem ersten Zuleitungssystem zu einem nachfolgenden Zuleitungssystem und anschließend zur Imprägniereinheit ist somit kein direktes Zuleitungssystem im Sinne der Erfindung. Auch nicht im Sinne der Erfindung ist ein System, indem das Matrixmaterial über verschiedene hintereinander angeordneten (Vorrats-) Behältern über Zuleitungssystemen der Imprägniereinheit zugeführt wird. Das erfindungsgemäße direkte Zuleitungssystem soll das Matrixmaterial auf den kürzesten Weg und so schnell wie möglich von dem Vorratsbehälter zur Imprägniereinheit transportieren. Vorzugsweise ist die Verweilzeit des Matrixmaterial innerhalb des Zuleitungssystems nicht länger als die Zeit, die für die Erwärmung des Matrixmaterials im Zuleitungssystem auf die Imprägnierungstemperatur benötigt wird. Ebenfalls erfindungsgemäß wird das Matrixmaterial im direkten Zuleitungssystem auf eine Imprägnierungstemperatur erwärmt. Die für die Imprägnierung benötigte Imprägnierungstemperatur ist dabei eine Temperatur bei der das Matrixmaterial eine ausreichende gute Fließfähigkeit (also eine niedrige Viskosität) für die vollständige Imprägnierung des Textis in der Imprägniereinheit besitzt. Die Imprägnierungstemperatur liegt zwischen 50 und 140 °C, vorzugsweise zwischen 70 und 120 °C, vorzugsweise zwischen 50 und 120 °C, vorzugsweise zwischen 70 und 140 °C. Bei der vollständigen Imprägnierung muss das Matrixmaterial alle Stellen des Textils mit Matrixmaterial durchtränken. Bei der Imprägnierungstemperatur weist das Matrixmaterial eine Viskosität von weniger, als 1000 mPa*s, vorzugsweise weniger als 800 mPa*s, vorzugsweise weniger als 500 mPa*s, vorzugsweise weniger als 350 mPa*s, vorzugsweise weniger als 200 mPa*s, vorzugsweise weniger als 150 mPa*s, vorzugsweise weniger als 100 mPa*s, vorzugsweise weniger als 50 mPa*s auf.

In einem Ausführungsbeispiel kann das Matrixmaterial in der Imprägniereinheit weiter erwärmt werden, damit das Matrixmaterial aushärtet. In einem Ausführungsbeispiel ist die Imprägnierungstemperatur so gewählt, dass das Matrixmaterial auch aushärtet, wobei in diesem Fall vorzugsweise ein besonders kurzes Zuleitungssystem gewählt werden muss, damit keine Aushärtung innerhalb des Zuleitungssystems erfolgt oder die Imprägnierungstemperatur erst am Ende des Zuleitungssystems (kurz vor dem Eintritt in die Imprägniereinheit) im Zuleitungssystem erreicht wird.

In einer Ausführungsform ist das Zuleitungssystem eine separate Einheit. Das bedeutet, dass das Zuleitungssystem unabhängig von dem Vorratsbehälter oder der Imprägniereinheit in die Anlage zur Imprägnierung eingebracht und auch im Verfahren unabhängig von der Imprägniereinheit oder dem Vorratsbehälter gesteuert werden kann. In einer anderen Ausführungsform ist das Zuleitungssystem Teil des Vorratsbehälters und nicht lösbar mit diesem verbunden.

Vorzugsweise weist jedes der direkten Zuleitungssysteme nur eine einzige Heizvorrichtung auf.

In einer Ausführungsform steht die Heizvorrichtung lösbar in Kontakt mit dem mindestens einen direkten Zuleitungssystem.

Im Weiteren wird das mindestens eine direkte Zuleitungssystem auch nur als Zuleitungssystem bezeichnet. Es soll jedoch deutlich werden, dass sowohl im Verfahren zur Herstellung des Bauteils als auch in der Anlage zur Herstellung des Bauteils ein oder eine Vielzahl von direkten Zuleitungssystemen verwendet werden können.

In einer Ausführung des Verfahrens und in einer Anlage zur Ausführung wird ein Vorratsbehälter verwendet, von dem eine Vielzahl von Zuleitungssystemen zur Imprägniereinheit führen, wobei jedes Zuleitungssystem mindestens eine eigene Heizvorrichtung aufweist. In einer anderen Ausführung des Verfahrens und der Anlage wird eine Vielzahl von Zuleitungssystemen und Vorratsbehältern verwendet, wobei jedes Zuleitungssystem mit einem anderen Vorratsbehälter verbunden ist, aber alle Zuleitungssysteme zu einer einzige Imprägniereinheit führen und jedes Zuleitungssystem mindestens eine eigene Heizvorrichtung aufweist. Ausführungen zum Vorratsbehälter sollen daher so verstanden werden, dass sie auch für die Verwendung einer Vielzahl von Vorratsbehältern im Verfahren und/oder der Anlage gelten. Werden mehr als zwei Vorratsbehälter in Verfahren und/oder der Anlage verwendet, können diese Vorratsbehälter gleich oder unterschiedlich zueinander aufgebaut sein. Beispielweise kann ein erster Vorratsbehälter eine Drückvorrichtung aufweisen, wohingegen der zweite Vorratsbehälter keine Druckvorrichtung aufweist. Bei der Verwendung einer Mehrzahl von Vorratsbehältern wird das Matrixmaterial jedoch nicht von einem ersten in einen zweite (oder dritten) Vorratsbehälter und dann zur Imprägniereinheit überführt, sondern das Matrixmaterial wird immer aus dem Vorratsbehälter über die Zuleitung direkt zur Imprägniereinheit geführt.

Für die Beschreibung diese Erfindung werden die Begriffe Matrix und Matrixmaterial, Harz und Harzmaterial synonym verwendet. Gemeint ist damit ein duroplastisches Material, zur Imprägnierung eines Textils aus Verstärkungsfasern, wobei die Verstärkungsfasern besonders bevorzugt Kohlenstofffasern und/oder Glasfasern sind. Unter einem Textil soll ein Gewebe, ein UD-Gelege, ein Vliesmaterial oder eine Mischung der genannten Materialien verstanden werden. Das Textil kann auch ein Multiaxialgelege, ein sogenanntes Non-Crimp-Fabric sein (mit oder ohne Vliesmaterial). Ein Pellet, auch wenn es aus Fasermaterial besteht, stellt kein Textil im Sinne der Erfindung dar. Unter dem Begriffe Imprägnierung soll jede Art der Bauteilherstellung verstanden werden, bei dem ein Textil aus Verstärkungsfasern durch die Zugabe eines Matrixmaterials (und gegebenenfalls noch Hitze und Druck) zu einem Bauteil wird. Ein Bauteil ist dabei jedes Teil, dass allein oder zusammen mit anderen Bauteilen ein Endprodukt bildet.

Sofern in der Beschreibung der Begriff Raumtemperatur verwendet wird, soll darunter eine Temperatur zwischen 16 °C bis 26 °C, vorzugsweise zwischen 20 °C und 25°C verstanden werden.

Erfindungsgemäß soll das Matrixmaterial im Vorratsbehälter überhaupt nicht erwärmt werden. Wenn das Matrixmaterial im Vorratsbehälter überhaupt nicht erwärmt wird, bedeutet dies, dass das Matrixmaterial im Vorratsbehälter lediglich mit Raumtemperatur vorliegt, eine zusätzliche Erwärmung aber nicht erfolgt. Das Matrixmaterial liegt im Vorratsbehälter somit auch nicht gefroren vor. Vorteilhaft ist daher die Erwärmung des Matrixmaterials auf Imprägnierungstemperatur schneller und mit weniger Energie möglich, als es bei der Verwendung von gefrorenen Matrixmaterial der Fall wäre.

In einem Beispiel der vorgeschlagenen Idee wird während des gesamten Imprägnierungsprozesses zur Herstellung des faserverstärkten Bauteils weniger als 30 %, vorzugsweise weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 10 % des für die Imprägnierung benötigten Matrixmaterials im Zuleitungssystem (oder in allen Zuleitungssystemen zusammen) gleichzeitig erwärmt. Es versteht sich, dass im Laufe des Verfahrens zur Imprägnierung in der Regel das gesamte Matrixmaterial erwärmt werden muss, damit die Imprägnierung durchgeführt werden kann. Im vorgeschlagenen Verfahren soll aber immer nur eine geringe Menge des Materials im Zuleitungssystem erwärmt werden müssen, während der überwiegende Teil des Matrixmaterials nicht erwärmt und daher bei Raumtemperatur im Vorratsbehälter vorliegt.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird als duroplastisches Matrixmaterial ein Matrixmaterial zur Imprägnierung gewählt, das bei Raumtemperatur (16 °C -26 °C) eine Viskosität zwischen 50.000 mPa*s und 120.000 mPa*s, vorzugsweise zwischen 80. 000 mPa*s und 100.000 mPa*s hat. Es versteht sich, dass bei der Verwendung eines duroplastischen Matrixmaterials mit einer anderen Viskosität das Verfahren trotzdem ausgeführt werden kann. Selbst wenn beispielsweise ein nicht oder kaum fließfähiges Matrixmaterial bei Raumtemperatur verwendet wird, kann das Matrixmaterial auch ohne Erwärmung des Matrixmaterials im Vorratsbehälter von dem Vorratsbehälter in das Zuleitungssystem gelangen. Hierfür kann beispielsweise Druck auf den Vorratsbehälter ausgeübt werden, so dass sich das Volumen des Vorratsbehälters verringert und auch das nicht oder kaum fließfähige Matrixmaterial in das Zuleitungssystem gepresst wird. In einer Ausführungsform der Idee weist das Zuleitungssystem eine Kontrolleinheit auf, durch die im Verfahren zur Herstellung des Bauteils der Druck, die Fließgeschwindigkeit und/oder die Temperatur des Matrixmaterials im Zuleitungssystem gemessen und/oder beeinflusst wird/werden kann. Vorteilhaft kann dadurch sichergestellt werden, dass das Matrixmaterial mit der richtigen Imprägnierungstemperatur und/oder der richtigen Fließgeschwindigkeit und/oder dem richtigen Druck in die Imprägniereinheit gelangt, so dass die Qualität der Bauteilherstellung reproduzierbar hoch ist. In einer weiteren Ausführungsform weist das Zuleitungssystem zusätzlich eine Entgasungsvorrichtung auf, so dass die Möglichkeit der Entgasung innerhalb des Zuleitungssystems besteht. Hierdurch können Gasblasen (matrixfreie Bereiche) innerhalb des Bauteils verhindert werden, auch wenn das Matrixmaterial im Vorratsbehälter nicht vorher entgast wurde. Bei dem Matrixmaterial kann es sich jedoch auch um bereits entgastes Matrixmaterial handeln, wobei im Verfahren gemäß dieser Idee der entgaste Zustand des Matrixmaterials bis zur Imprägnierung beibehalten werden kann. Die Bevorratung, Erwärmung, Zuleitung und Imprägnierung erfolgen folglich ohne Kontakt mit Gasen oder Gasgemischen, wie beispielsweise Luft.

In einer weiteren Ausführungsform der Idee weist das Zuleitungssystem mindestens ein Sieb auf, das den Druck, die Viskosität und/oder die Fließgeschwindigkeit des Matrixmaterials beeinflusst. Das mindestens eine Sieb befindet sich vorzugsweise am Übergang vom Zuleitungssystem zur Imprägniereinheit. Je nach Maschenweite und Dicke der Maschendrähte des mindestens eines Siebes kann das Matrixmaterial das Sieb nur dann passieren, wenn es bei einem vorgegebenen Druck eine entsprechende Viskosität besitzt. Gleichzeitig kann durch das mindestens eine Sieb auch die Fließgeschwindigkeit beeinflusst werden. Vorzugsweise ist das mindestens eine Sieb reversibel entfernbar von dem Zuleitungssystem. Beispielweise kann das mindestens eine Sieb im Anschlussstück oder als Teil des Anschlussstücks des Zuleitungssystems vorgesehen sein. Je nach verwendetem Matrixmaterial und/oder gewünschtem Bauteil kann das mindestens eine Sieb ausgetauscht werden, so dass andere Prozessparameter einfach einstellbar oder überwachbar werden. Das Sieb kann vorzugsweise auch zusätzlich oder alternativ zur Durchmischung des Matrixmaterials im Zuleitungssystem verwendet werden. Beispielweise kann das Zuleitungssystem eine Vielzahl von Sieben aufweisen, die unterschiedliche Aufgaben innerhalb des Zuleitungssystems haben (und hierfür auch unterschiedliche Maschenweite und Maschendrahtdicken aufweisen).

In einer Ausführungsform, in der eine Mehrzahl von Zuleitungssystemen verwendet wird, können die Zuleitungssysteme auch unterschiedliche Harzmaterialien zur Imprägniereinheit transportieren. Insbesondere wenn das Bauteil mit einem Mehrkomponenten-Matrixmaterial imprägniert werden soll, können durch das Zuleitungssystem die verschiedenen Komponenten transportiert werden, die dann erst in der Imprägniereinheit oder in einem Endbereich des Zuleitungssystems kurz vor der Imprägniereinheit zusammengebracht werden. Die verschiedenen Komponenten sind hierzu in unterschiedlichen Vorratsbehältern gelagert, die jeweils über ein eigenes direktes Zuleitungssystem mit der Imprägniereinheit verbunden sind. In einer anderen Ausführungsform kann das Zuleitungssystem einen Zugang aufweisen, indem Zusatzstoffe für das Matrixmaterials in das Zuleitungssystem eingebracht werden können.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Idee wird das Volumen des Vorratsbehälters während der Herstellung des faserverstärkten Bauteils durch eine Druckvorrichtung verringert. Bei der Volumenverringerung wird vorzugsweise das Matrixmaterial aus dem Vorratsbehälter in das Zuleitungssystem gepresst, so dass am Ende des Verfahrens kaum oder kein Matrixmaterial mehr im Vorratsbehälter verbleibt. Vorzugsweise wird dabei das Volumen des Vorratsbehälters reversibel verringert, so dass der Vorratsbehälter nach der Entleerung wiederverwendbar bleibt und erneut mit Matrixmaterial befüllt werden kann. In einer Ausführungsform der Idee kann ein Vorratsbehälter auch für die Herstellung einer Vielzahl von Bauteilen in einer Vielzahl von Herstellungsverfahren (oder Herstellungszyklen) verwendet werden und daher eine entsprechende Menge an Matrixmaterial enthalten. In jedem einzelnen Verfahren zur Herstellung eines Bauteils wird dabei das Volumen des Vorratsbehälters um einen bestimmten Prozentsatz des bis dahin vorhandenen Volumens des Vorratsbehälters verringert.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird als Druckvorrichtung zur Verringerung des Volumens des Vorratsbehälters eine Unterdruckeinheit oder eine Überdruckeinheit und/oder eine mechanische Presseinheit verwendet. Beispielweise kann eine Vakuumpumpe verwendet werden, um die Imprägniereinheit während des Herstellungsverfahrens des Bauteils langsam zu evakuieren. Weiterhin kann eine Quetschvorrichtung am Vorratsbehälter angebracht werden, die im Laufe des Bauteilherstellungsverfahrens von oben in Richtung des Zuleitungssystems das Volumen des Vorratsbehälters verringert. In beiden Fällen wird das Matrixmaterial aus dem Vorratsbehälter in Richtung des Zuleitungssystems gepresst oder gezogen, wodurch Matrixmaterial in das Zuleitungssystem gelangt.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird als mindestens eine Heizvorrichtung ein Wärmetauscher verwendet. Vorzugsweise wird der Wärmetauscher mit Abwärme aus anderen Prozessen betrieben. Der Wärmetauscher kann beispielsweise spiralförmig um das Zuleitungssystem oder Teile des Zuleitungssystems vorgesehen sein und die Rohre (beziehungsweise das einzige Rohr) des Zuleitungssystems erwärmen. Das Matrixmaterial befindet sich innerhalb der Rohre des Zuleitungssystems und mit diesen in einem direkten Kontakt. Sofern ein gut wärmeleitfähiges Material für die Rohre verwendet wird, überträgt sich die Wärme der Rohre direkt auf das Matrixmaterial, so dass eine Erwärmung ohne einen direkten Kontakt von Wärmequelle und Matrixmaterial erfolgen kann. Die mindestens eine Heizvorrichtung kann selbstverständlich auch (zusätzlich oder alternativ) eine andere Wärmequelle beinhalten, wie beispielsweise Infrarotstrahler oder Heizspiralen. Auch möglich ist eine Kombination von verschiedenen Heizvorrichtungen zur Erwärmung des Matrixmaterials, wobei in einer Ausführungsform auch eine schrittweise Erhöhung der Erwärmungstemperatur durch die verschiedenen Heizvorrichtungen möglich ist.

Das Zuleitungssystem ist vorzugsweise kein Extruder.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Idee betrifft ein Zuleitungssystem für ein Verfahren, wie oben beschrieben. Für das Zuleitungssystem sollen daher - soweit passend- die bisher gemachten Ausführungen ebenfalls gelten. Andererseits sollen Ausführungen, die nachfolgend für das Zuleitungssystem beschrieben werden auch für das Verfahren zur Bauteilherstellung mit einem solchen Zuleitungssystem gelten.

Das Zuleitungssystem für ein Verfahren (wie oben beschrieben) soll einen rohrförmigen Aufbau besitzen, mit zwei - vorzugsweise einander gegenüberstehenden - Endstücken. Ein erstes Endstück kann mit der Imprägniereinheit und ein zweites Endstück mit dem Vorratsbehälter reversibel oder fest verbunden werden. Das Zuleitungssystem weist mindestens eine Heizvorrichtung auf, die duroplastische Matrixmaterial mit einer Temperatur zwischen16 C° bis 26 C°, vorzugsweise zwischen 20 °C bis 25 °C aus dem Vorratsbehälter auf eine Imprägnierungstemperatur erwärmt, während das Matrixmaterial von dem Vorratsbehälter zur Imprägniereinheit durch das Zuleitungssystem fließt. Das Zuleitungssystem weist weiterhin vorzugsweise eine Kontrolleinheit auf, mit der die Temperatur und/oder die Fließgeschwindigkeit des erwärmten duroplastischen Matrixmaterials vor dem Übergang in die Imprägniereinheit prüfbar und/oder veränderbar ist. Durch das Zuleitungssystem wird das duroplastische Matrixmaterial dabei direkt von dem Vorratsbehälter zur Imprägnierungseinheit transportiert, wobei das Zuleitungssystem dafür die kürzeste und vorzugsweise eine einzige rohrartige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen darstellt. Bei der Verwendung einer reversiblen Verbindung der Endstücke kann das Zuleitungssystem vorteilhaft für unterschiedliche Verfahren zur Bauteilherstellung verwendet werden, ähnlich einem Kupplungsstück. Vorzugsweise sind daher die Endstücke entweder in Form und Größe festgelegt (genormt) oder es stehen eine Vielzahl von Endstücken zur Verfügung, die je nach verwendeten Vorratsbehälter und/oder verwendeter Imprägniereinheit und/oder benötigten Verfahrensparametern ausgewählt und an das Zuleitungssystem reversibel montiert werden können. In einer Ausführungsform ist das Zuleitungssystem fest mit einem Endstück am Vorratsbehälter vorgesehen und reversibel mit einem Endstück mit der Imprägniereinheit verbindbar.

In einer Ausführungsform hat das Zuleitungssystem eine Länge von weniger als 15 Metern, weniger als 10 Metern, weniger als 5 Metern, weniger als 3 Metern, weniger als 1 ,5 Metern, weniger als 1 Meter. Die Länge des Zuleitungssystem entspricht der Weglänge zwischen Vorratsbehälter und Imprägniereinheit.

In einer Ausführungsform bilden Zuleitungssystem und Vorratsbehälter eine Einheit und können nicht ohne Zerstörung voneinander gelöst werden.

In einer Ausführungsform wird das Zuleitungssystem gebildet aus einer einzigen röhrenartigen Verbindung, die die kürzeste Verbindung zwischen Vorratsbehälter und Imprägniereinheit darstellt. In einer anderen Ausführungsform wird das Zuleitungssystem gebildet aus einer Mehrzahl von röhrenartigen Verbindungen, die etwa parallel zueinander verlaufen und jeweils die kürzeste Verbindung zwischen Vorratsbehälter und Imprägniereinheit bilden. In einer Ausführungsform des Zuleitungssystems weist das Zuleitungssystem mindestens im Bereich des ersten Endstücks die mindestens eine Kontrolleinheit auf. Mit der Kontrolleinheit soll vorzugsweise die Temperatur und/oder die Fließeigenschaften des erwärmten Matrixmaterials vor dem Übergang in die Imprägniereinheit prüfbar und/oder veränderbar sein. Beispielweise kann die Kontrolleinheit ein Thermoelement (beispielsweise ein Kontaktthermometer) aufweisen, das die Temperatur des Matrixmaterials misst. Stellt die Kontrolleinheit eine Temperaturdifferenz zwischen einer eingestellten zu erreichenden Temperatur (Soll-Temperatur) und der tatsächlichen Temperatur (Ist-Temperatur) des Matrixmaterials fest, kann die Kontrolleinheit beispielweise auf die mindestens eine Heizvorrichtung Einfluss nehmen und deren Temperatur erhöhen oder verringern. Die Kontrolleinheit kann zudem eine Vorrichtung umfassen, die die Fließgeschwindigkeit des Matrixmaterials misst (beispielsweise ein Siebelement) und auch hier Ist-Wert und Soll-Wert miteinander vergleichen und gegebenenfalls durch die Druckvorrichtung und der Volumenänderung des Vorratsbehälters die Fließgeschwindigkeit des Matrixmaterials beeinflussen. Zudem kann die Temperaturmessung als Sicherheitsüberwachung dienen, um eine ungewollte Aushärtereaktion und ein Überhitzen des Systems frühzeitig zu erkennen und zu verhindern.

In einer Ausführungsform weist das Zuleitungssystem als mindestens eine Heizvorrichtung einen Wärmetauscher auf. In einer Ausführungsform weist jedes Zuleitungssystem nur eine einzige Heizvorrichtung auf, vorzugsweise einen Wärmetauscher.

In einer Ausführungsform weist das Zuleitungssystem zumindest im Kontaktbereich zum Matrixmaterial ein Material auf, das die Anhaftung des Matrixmaterials an das Zuleitungssystem verhindert oder reduziert. Vorzugsweise sind die Röhren zum Transport des Matrixmaterials aus diesem Material gefertigt. So kann vorteilhaft auch bei Raumtemperatur klebriges Matrixmaterial besser verarbeitet werden.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Idee betrifft eine Anlage zur Herstellung von faserverstärkten Bauteilen. Für die Anlage soll in Bezug auf das Herstellungsverfahren die bereits beschriebenen Ausführungen zum Verfahren gelten. Weiterhin soll für die Anlage die Ausführungen für das Zuleitungssystem gelten. Sofern Ausführungen zu der Anlage Aspekte für das Verfahren oder für das Zuleitungssystem betreffen, sollen diese Ausführungen entsprechend hierfür gelten.

Die Anlage soll mindestens eine Imprägniereinheit für die Imprägnierung eines Textils aus Verstärkungsfasern, einen Vorratsbehälter mit duroplastischen Matrixmaterial zur Imprägnierung des Textils und ein direktes Zuleitungssystem mit mindestens einer Heizvorrichtung - wie oben beschrieben - aufweisen.

In einer Ausführungsform der Anlage ist der Vorratsbehälter ein flexibler Beutel. Ein flexibler Beutel liegt dann vor, wenn der Beutel (vorzugsweise reversibel) komprimiert werden kann, sein Volumen also beispielsweise durch das Zusammendrücken des Beutels verringert werden kann. In einer Ausführungsform des Beutels ist der Beutel nicht nur komprimierbar, sondern auch dehnbar, so dass auch eine Vergrößerung des Volumens des Beutels in gewissen Toleranzbereichen ohne Beschädigung des Beutels möglich ist.

In einer Ausführungsform ist der Beutel aus einem hitzebeständigen Polymermaterial gefertigt (beispielsweise als Folienbeutel) und weist an einem Ende eine Auslassöffnung mit einem Verbindungselement für ein Endstück des Zuleitungssystems auf. Denkbar ist beispielsweise, dass der Matrixmaterialhersteller das Matrixmaterial in einem entsprechenden Beutel verkauft und liefert. Für die Bauteilherstellung kann der Beutel in den Vorratsbehälter eingeführt werden oder der Beutel selbst stellt den Vorratsbehälter dar. Durch die Verwendung des Beutels als Vorratsbehälter muss vorteilhaft das Matrixmaterial vor der Bauteilherstellung nicht mehr entgast werden. Gleichzeitig erlaubt ein flexibler Beutel eine verbesserte Entleerung (durch die Verringerung des Volumens des Beutels) und auch eine Durchmischung des Matrixmaterial innerhalb des Beutels wäre möglich. Vorzugsweise ist der Beutel wiederverschließbar vorgesehen, so dass der Beutel auch als Speicher von Matrixmaterial für verschiedene Herstellungsverfahren verwendet werden kann.

Vorzugsweise weist der Beutel eine Zufuhröffnung auf, durch die dem Matrixmaterial im Beutel Zusatzstoffe zugeführt werden können - beispielweise spezielle Härter.

In einer Ausführungsform bildet ein Beutel als Vorratsbehälter zusammen mit einem Zuleitungssystem eine Einheit, die nicht voneinander lösbar ist.

In einer Ausführungsform der Anlage weist die Anlage eine Druckvorrichtung auf, die das Volumen des Vorratsbehälters (vorzugsweise ein flexibler Beutel) verändern - vorzugsweise verringern - kann. In einer Ausführungsform weist der Vorratsbehälter (vorzugsweise ein flexibler Beutel) selbst die Druckvorrichtung auf.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft einen Vorratsbehälter für das beschriebene Verfahren und die beschriebene Anlage. Der Vorratsbehälter ist ein flexibler Beutel und weist eine mechanische Druckvorrichtung zur Volumenänderung (vorzugsweise zur Volumenverkleinerung) auf. Zusammen mit einem Zuleitungssystem (wie bereits beschrieben) bildet der Vorratsbehälter in Form eines flexiblen Beutels eine Einheit, die nicht lösbar voneinander ist. Ausführungen zum Verfahren, dem Zuleitungssystem und der Anlage gelten entsprechend auch für den Vorratsbeutel und umgekehrt.

Die Idee wird anschließend anhand von zwei Figuren näher beschrieben, wobei die Figuren lediglich Ausführungsformen der Idee betreffen und nicht einschränkend verstanden werden sollen.

Figur 1 zeigt schematisch eine Anlage zur Bauteilherstellung mit einem direktem Zuleitungssystem, bei dem ein flexibler Harzbehälter als Vorratsbehälter verwendet wird.

Figur 2 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der Anlage aus Figur 1 , wobei der Unterschied in der Art der Entleerung des Vorratsbehälters liegt.

In Figur 1 ist schematisch eine Anlage zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils dargestellt. Ein zu imprägnierendes Textil wird in die Imprägniereinheit 1 eingelegt. Ein Vorratsbehälter 2 weist ein Matrixmaterial auf, durch dass das Textil imprägniert und zum Bauteil werden soll. Zwischen dem Vorratsbehälter 2 und der Imprägniereinheit 1 ist ein direktes Zuleitungssystem 3 vorgesehen, wobei das Matrixmaterial aus dem Vorratsbehälter 2 durch das Zuleitungssystem 3 direkt (und somit ohne Umwege) in die Imprägniereinheit 1 gelangt. Das Zuleitungssystem 3 weist eine Heizvorrichtung 4 auf, die in Form einer In-Line Heizung ausgestaltet ist. Die Heizvorrichtung 4 erwärmt das Matrixmaterial aus dem Vorratsbehälter 2 auf eine Temperatur, die für die Imprägnierung benötigt wird. Im Vorratsbehälter 2 selbst liegt das Matrixmaterial bei Raumtemperatur vor. Eine Erwärmung des Matrixmaterials erfolgt somit lediglich im Zuleitungssystem 3 und lediglich portionsweise. Durch die Heizvorrichtung 4 des Zuleitungssystems 3 wird folglich immer nur ein kleiner Anteil des noch vorhandenen (und noch nicht in der Imprägniereinheit 1 gelangten) Matrixmaterials vollständig erwärmt, der dann in die Imprägniereinheit 1 fließt und das Textil imprägniert. Das Matrixmaterial wird weder vollständig im Vorratsbehälter 2 erwärmt noch wird ein Teil oder das ganze Matrixmaterial im Vorratsbehälter 2 auf eine Temperatur erwärmt, die der Imprägnierungstemperatur für das Matrixmaterial entspricht. Gemäß der Ausführungsform in Figur 1 ist der Vorratsbehälter 2 ein Beutel der durch eine Druckwalze als Druckvorrichtung 6 während des Herstellungsverfahrens bearbeitet werden kann. Die Druckwalze 6 kann das Volumen des Beutels verringern (durch Zusammenpressen des Beutels), so dass das Matrixmaterial innerhalb des Beutels in Richtung des Zuleitungssystems 3 und in das Zuleitungssystem 3 hineingepresst wird. Das Zuleitungssystem 3 nach Figur 1 weist zudem eine Kontrolleinheit 5 auf, die in unmittelbarer Nähe zur Imprägniereinheit 1 vorgesehen ist. Die Kontrolleinheit 5 weist im Beispiel Sensoren auf, die den Druck, den Volumenstrom und/oder die Temperatur und/oder weitere Kennwerte des Matrixmaterials messen können. Die Kontrolleinheit 5 kann zudem die Druckvorrichtung 6 und/oder die Heizvorrichtung 4 steuern. Beispielsweise kann die Kontrolleinheit 5 die Temperatur der Heizvorrichtung 4 erhöhen oder senken und die Druckwalze 6 in Richtung oder in entgegengesetzter Richtung des Zuleitungssystems 3 bewegen lassen und/oder den Druck auf den Vorratsbehälter 2 ändern (erhöhen oder verringern).

Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 wurde ein flexibler Harzbehälter (beispielsweise ein Beutel 7) in den Vorratsbehälter 2 eingelegt. Die Imprägniereinheit und/oder das Zuleitungssystem 3 kann/können während des Herstellungsverfahrens des Bauteils (also der Imprägnierung des Textils mit dem Matrixmaterial) evakuiert werden, so dass das Matrixmaterial in Richtung des Zuleitungssystems 3 gelangt. In einer anderen Ausführungsform kann der Vorratsbehälter 2 mit Druckluft beaufschlagt werden, so dass das Matrixmaterial aus dem Vorratsbehälter 2 in das Zuleitungssystem 3 gelangt. Die für die Imprägnierung notwendige Temperatur erhält das Matrixmaterial erst durch die Heizvorrichtung 4 (In-line Heizung) innerhalb des Zuleitungssystems 3. Das Matrixmaterial innerhalb des Zuleitungssystems 3 wird dann allerdings vollständig auf die Imprägnierungstemperatur erwärmt. Es wird folglich immer nur ein kleiner Anteil des noch vorhandenen Matrixmaterial (das Matrixmaterial, dass noch nicht in der Imprägniereinheit ist) im Zuleitungssystem 3 auf Imprägnierungstemperatur erwärmt. Diese Art der Erwärmung ist energiesparender und zudem auch vorteilhaft für das Matrixmaterial. Nicht benötigtes Matrixmaterial im Vorratsbehälter 2 wurde nicht erwärmt, wodurch keine relevanten Vernetzungsreaktionen im Matrixmaterial stattgefunden haben. Hierdurch kann das nicht benötigte Matrixmaterial für andere Prozesse verwendet werden und muss nicht entsorgt werden (weil es schon zu stark vernetzt ist). Zudem können auch sehr reaktive Matrixmaterialsysteme verwendet werden, ohne dass es bei einem zu langsamen Imprägnierungsprozess zu einer unerwünschten Vernetzung des Matrixmaterial bereits im Vorratsbehälter 2 oder einer Zuleitung kommt. Vorteilhaft wird bei der vorgeschlagenen Anlage und dem vorgeschlagenen Verfahren erst unmittelbar vor der Imprägnierung das Matrixmaterial auf die Imprägnierungstemperatur gebracht, so dass Vernetzungsreaktionen vorher wesentlich verringert oder vollständig ausgeschlossen werden können. In der Imprägnierungseinheit 1 kann das mit dem Matrixmaterial imprägnierte Textil bei Bedarf noch weiter erwärmt oder erhitzt werden, damit eine vollständige Vernetzung und/oder Aushärtung des Matrixmaterials zur Bauteilherstellung erfolgt. Weiterhin kann die Imprägniereinheit 1 auch so ausgestaltet werden, dass sie die Temperatur des Matrixmaterials in der Imprägniereinheit 1 hält, bis eine vollständige Imprägnierung des Textils erfolgt ist. Die Imprägniereinheit 1 kann zur Bauteilherstellung auch druckbeaufschlagt werden.

Claims

Verfahren zur Bauteilherstellung mit Heizvorrichtung im Zuleitungssystem Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils mit einem duroplastischen Matrixmaterial, wobei zur Herstellung des faserverstärkten Bauteils ein Textil aus Verstärkungsfasern mit einem duroplastischen Matrixmaterial in einem Matriximprägnierungsschritt bearbeitet wird, wobei das für die Imprägnierung benötige duroplastische Matrixmaterial in einem Vorratsbehälter (2) gelagert wird und das Textil aus Verstärkungsfasern in einer Imprägniereinheit (1) gelagert wird, wobei zwischen dem Vorratsbehälter (2) und der Imprägniereinheit (1 ) mindestens ein direktes Zuleitungssystem (3) vorgesehen ist, wobei durch das mindestes eine direkte Zuleitungssystem (3) das duroplastische Matrixmaterial aus dem Vorratsbehälter (2) direkt in die Imprägniereinheit (1 ) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der mindesten einen direkten Zuleitungssysteme (3) mindestens eine Heizvorrichtung (4) aufweist und im Verfahren zur Herstellung des faserverstärkten Bauteils das duroplastische Matrixmaterial ausschließlich im mindestens einem direkten Zuleitungssystem (3) durch die mindestens eine Heizvorrichtung (4) auf eine Temperatur erwärmt wird, die für die Imprägnierung des Textils aus Verstärkungsfasern mit dem duroplastischen Matrixmaterial benötigt wird und wobei das duroplastische Matrixmaterial im Verfahren im Vorratsbehälter (2) bei Raumtemperatur zwischen 16 °C bis 26 °C vorliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei während des gesamten Imprägnierungsprozesses zur Herstellung des faserverstärkten Bauteils weniger als 30 % des gesamten duroplastischen Matrixmaterials im mindestens einem direkten Zuleitungssystem (3) gleichzeitig erwärmt werden.

3. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Viskosität des duroplastischen Matrixmaterials bei Raumtemperatur zwischen 16 °C und 26 °C zwischen 50. 000 mPa*s und 120 000 mPa*s liegt.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in mindestens einem direkten Zuleitungssystem (3) über eine Kontrolleinheit (5) des mindestens einen direkten Zuleitungssystems (3) der Druck, die Fließgeschwindigkeit und/oder die Temperatur des duroplastischen Matrixmaterials gemessen und/oder beeinflusst wird/werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei mindestens ein Sieb innerhalb des mindestens einen direkten Zuleitungssystems (3) den Druck und/oder die Fließgeschwindigkeit des duroplastischen Matrixmaterials beeinflusst.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Volumen des Vorratsbehälters (2) während der Herstellung des faserverstärkten Bauteils durch eine Druckvorrichtung (6) verringert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei als Druckvorrichtung (6) eine Unterdruckeinheit oder Überdruckeinheit und/oder eine mechanische Presseinheit verwendet wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als mindestens eine Heizvorrichtung (4) ein Wärmetauscher verwendet wird.

9. Zuleitungssystem (3) für ein Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Zuleitungssystem (3) einen rohrförmigen Aufbau besitzt mit zwei Endstücken, wobei ein erstes Endstück mit einer Imprägniereinheit (1 ) und ein zweites Endstück mit einem Vorratsbehälter (2) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuleitungssystem (3) mindestens eine Heizvorrichtung (4) aufweist, die duroplastisches Matrixmaterial mit einer Temperatur zwischen 16°C und 26°C aus dem Vorratsbehälter (2) auf eine Imprägnierungstemperatur erwärmt während das duroplastische Matrixmaterial direkt von dem Vorratsbehälter (2) zur Imprägniereinheit (1 ) durch das Zuleitungssystem (3) fließt, wobei das Zuleitungssystem (3) eine Kontrolleinheit (5) aufweist, mit der die Temperatur und/oder die Fließeigenschaften des erwärmten duroplastischen Matrixmaterials vor dem Übergang in die Imprägniereinheit (1 ) prüfbar und/oder veränderbar sind.

10. Zuleitungssystem (3) nach Anspruch 9, wobei das Zuleitungssystem (3) aus einer einzigen Röhre besteht.

11. Zuleitungssystem (3) nach mindesten einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei das Zuleitungssystem (3) als mindestens eine Heizvorrichtung (4) einen Wärmetauscher aufweist.

12. Anlage zur Herstellung von faserverstärkten Bauteilen nach einem Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Anlage mindestens aufweist eine Imprägniereinheit (1 ) für die Imprägnierung eines Textils aus Verstärkungsfasern, einen Vorratsbehälter (2) zur Aufnahme von duroplastischen Matrixmaterial zur Imprägnierung des Textils und ein direktes Zuleitungssystem (3) gemäß mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11 mit mindestens einer Heizvorrichtung (4).

13. Anlage nach Anspruch 12, wobei der Vorratsbehälter (2) ein flexibler Beutel (7) ist.

14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Vorratsbehälter eine mechanische Drückvorrichtung aufweist zur Volumenverkleinerung des Vorratsbehälters.

15. Vorratsbehälter für eine Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der

Vorratsbehälter ein flexibler Beutel ist und eine mechanische Drückvorrichtung zur Volumenänderung aufweist und mit einem Zuleitungssystem mit Heizvorrichtung eine Bauteileinheit bildet.