DE102005011488A1

DE102005011488A1 - Sealing water soluble tool core with convex and concave areas used in resin injection process involves drawing heat shrinkable cover onto core and using pressure difference inside cover to ensure full contact with core surface

Info

Publication number: DE102005011488A1
Application number: DE200510011488
Authority: DE
Inventors: Bernhard Heim; Hubert Burlefinger; Bruno Niesner; Stefan Kerscher
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-03-12
Filing date: 2005-03-12
Publication date: 2006-09-14

Abstract

A heat shrinkable cover(104) is drawn onto a tool core(102) with convex and concave areas and simultaneously pressed against all areas of the core surface by gas pressure difference. During the sealing operation the gas pressure between the core(102) and the air and/or water impermeable outer cover(104) is reduced compared to the pressure outside the cover. The closed cross-section tubular cover has at least one open end prior to drawing onto the core. In concave core areas the vacuum pressure overcomes the shrinkage force in the cover so that the tubular cover is drawn into full contact with the core surface. A multi-part cover may be employed whose individual parts are joined to each other to form a closed cross-section with at least one open end before the sealing stage. Gas pressure between the applied cover and the core may be briefly increased before sealing occurs. At the end of the sealing process the open end of the cover is closed. Independent claims are included for the following: (1) equipment for sealing the tool core including a pressure generator connecting with a opening in the cover(104), a heater for the cover and a mechanism for closing the opening in the cover; (2) a tool core, preferably water soluble, with convex and concave areas, and an outer, fold-free cover applied by the claimed method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abdichtung eines konvexe und konkave Bereiche aufweisenden Formkerns, insbesondere eines wasserlöslichen Formkerns zur Herstellung von Faserverbundbauteilen in einem Harzinjektionsverfahren sowie einen nach den Verfahren abgedichteten Formkern.The The invention relates to a method and a device for sealing a convex and concave portions having mandrel, in particular a water-soluble Mold core for the production of fiber composite components in a resin injection process and a molded core sealed by the methods.

Das Harzinjektionsverfahren, auch RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding), wobei ein Verbundwerkstoff aus einer verstärkenden Faserpreform und einem Harz hergestellt wird, hat besondere Bedeutung bei der Herstellung von Hohlbauteilen, beispielsweise für Hohlprofile als Strukturbauteile im KraftfahrzeugbereichThe Resin injection process, also RTM (Resin Transfer Molding) process, wherein a composite of a reinforcing Faserpreform and a Resin produced has special significance in the production of hollow components, for example for hollow sections as structural components in the automotive field

Die Faserpreform wird schlauch- oder sackartig, gegebenenfalls auch komplex vorgeformt, um einen insbesondere wasserlöslichen Formkern herum angeordnet und in einen schließbaren Formraum eingelegt. Die Faserorientierung kann dabei durch Näh- und Stickverfahren im Vorformling durch gezieltes Ablegen den Lastfällen angepasst werden. Das Harz wird mit einem Härter vermischt und anschließend unter Druck in den Zwischenraum zwischen Formkern und Formraum eingefüllt, wobei die Faserpreform mit Harz getränkt wird. Unter Wärmezufuhr erstarrt das Harz im Formraum; Nachfolgend wird der Kern durch Auswaschen entfernt. Es lassen sich mit diesem Verfahren Werkstücke mit komplexen Formen herstellen, die im allgemeinen ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Dichte aufweisen.The Faserpreform is tubular or bag-like, possibly also complex preformed to a particular water-soluble Mold core arranged around and placed in a closable mold space. The fiber orientation can be achieved by sewing and embroidery in the preform be adapted to the load cases by placing them in a targeted manner. The resin comes with a hardener mixed and then filled under pressure into the space between the mold core and the mold space, wherein the Faserpreform soaked with resin becomes. Frozen under heat the resin in the mold cavity; Subsequently, the core is washed out away. It can be with this method workpieces with produce complex shapes, which are generally a good ratio of Have strength to density.

Während des Herstellungsprozesses ist der Formkern beim Einspritzen des Harzes einem hohen Druck von bis zu 60 bar und mehr sowie einer hohen Temperaturbelastung ausgesetzt. Insbesondere bei Formkernen, welche eine nicht ausreichend geringe Porosität aufweisen, kann dabei Harz in den Formkern eindringen, sodass die nachfolgende Entfernung des Formkerns stark erschwert oder sogar unmöglich gemacht werden kann, mit der Folge, dass das herzustellende Hohlbauteil unbrauchbar sein kann.During the Manufacturing process is the mold core during injection of the resin a high pressure of up to 60 bar and more and a high temperature load exposed. Especially with mold cores, which is not sufficient low porosity In this case, resin can penetrate into the mold core, so that the subsequent removal of the mandrel greatly aggravated or even impossible can be made, with the result that the hollow component to be produced can be unusable.

Mit der WO 02/072328 A1 ist ein wasserlösliches Kernmaterial für die Herstellung polymeren Verbundbauteilen offenbart worden, welches ein Grundgerüst aus einem wasserlöslichen thermoplastischen Binder auf Basis von Polyvinylpyrrolidon (PVP) und/oder dessen Copolymeren sowie in das Grundgerüst eingeschlossen Keramik- und/oder Glaskugeln als Zusatzstoff aufweist. Zur Abdichtung eines aus diesem Material hergestellten Formkerns wird vorgeschlagen, diesen mit einer wässrigen Latex-Dispersion zu überziehen.With WO 02/072328 A1 is a water-soluble core material for the production polymeric composite components, which is a skeleton of a water-soluble thermoplastic binder based on polyvinylpyrrolidone (PVP) and / or its copolymers and included in the backbone Ceramic and / or glass beads as an additive. For sealing a made of this material mold core is proposed this with an aqueous Coat latex dispersion.

Ein Vorteil dieser Beschichtung mittels wässriger Latex-Dispersion ist darin zu sehen, dass die Beschichtung der Formkernkontur, auch in konkaven Bereichen, folgt. Es hat sich aber gezeigt, dass das Aufbringen dieser Latex-Dispersion sehr aufwändig und daher nur für einfache Formkerngeometrien geeignet ist, auftragsbedingt können sehr große Schwankungen der Schichtdicke auftreten. Insbesondere weist aber die so erzeugte Beschichtung bei hohen Drücken, wie sie beim RTM-Prozess auftreten, eine nicht ausreichende Dichtheit auf, sodass Harz in den Formkern diffundiert und dieser im Extremfall sogar vollständig mit Harz getränkt wird. Ferner sind Formkerne aus wasserlöslichen Materialien nur bedingt feuchtigkeitsbeständig. Bereits eine leicht erhöhte Luftfeuchtigkeit kann dazu führen, dass der Kern seine Festigkeit verliert und unbrauchbar wird. Die mit der WO 02/072328 A1 vorgeschlagene Beschichtung mittels einer Latex-Dispersion ist, wenn sie überhaupt dicht geschlossen aufgebracht werden kann, beispielsweise beim Handling des Formkerns, leicht verletzbar. Die vorgeschlagene Abdichtung ist daher für eine industrielle Serienproduktion nicht geeignet.One Advantage of this coating by means of aqueous latex dispersion is to see that the coating of the mold core contour, also in concave areas, follows. However, it has been shown that the application this latex dispersion very elaborate and therefore only for simple mold core geometries is suitable, due to the order can be very big fluctuations the layer thickness occur. In particular, however, the so generated Coating at high pressures, as they occur in the RTM process, an insufficient tightness on, so that resin diffuses into the mold core and this in extreme cases even completely soaked in resin becomes. Furthermore, mandrels made of water-soluble materials are limited moisture resistant. Already a slight increase Humidity can cause that the core loses its strength and becomes unusable. With WO 02/072328 A1 proposed coating by means of a latex dispersion, if you at all can be applied tightly closed, for example, during handling of the mold core, easily damaged. The proposed seal is therefore for an industrial mass production not suitable.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein eingangs genanntes Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche günstig und prozesssicher eine leistungsfähige Abdichtung von Formkernen ermöglicht. Ein abgedichteter Formkern soll eine hohe Maß- und Formgenauigkeit aufweisen und der Überzug der Formkernkontur, auch in konkaven Bereichen folgen. Insbesondere soll ein Abheben des Überzugs in konkaven Bereichen des Formkerns wirksam vermieden werden.task The invention is an initially mentioned method and a To provide device, which favorably and reliably a powerful Sealing of mold cores allows. One sealed mandrel should have a high dimensional and dimensional accuracy and the coating the mandrel contour, even in concave areas follow. Especially should take off the cover be effectively avoided in concave areas of the mandrel.

Die Lösung eines Aspekts der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei gemäß der zugrundeliegenden Idee auf den Formkern in einem Abdichtungsprozess ein wärmeschrumpfbarer Überzug aufgebracht und gleichzeitig die Anlage des Überzugs gasdruckbedingt unterstützt wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann auf den Formkern ein Überzug zumindest annähernd faltenfrei und ohne nennenswerte Lufteinschlüsse aufgebracht werden.The solution One aspect of the object is achieved by a method according to the features of claim 1, wherein according to the underlying idea applied to the mandrel in a sealing process, a heat-shrinkable coating and at the same time the plant of the coating supported by gas pressure becomes. With the solution according to the invention can on the mold core a coating at least approximately wrinkle-free and without significant air inclusions are applied.

Besonders zu bevorzugende Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 7, ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs 8.Especially to be preferred developments of the method according to the invention are the subject of the dependent claims 2 to 7, a particularly preferable embodiment of a device to carry out the method according to the invention is the subject of claim 8.

Anspruche 9 bezieht sich auf einen Formkern mit konvexen und konkaven Bereichen, insbesondere auf einen wasserlöslichen Formkern zur Herstellung von Faserverbundbauteilen in einem Harzinjektionsverfahren. Besonders zu bevorzugende Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen abgedichteten Formkerns sind Gegenstand der Unteransprüche 10 bis 12.Claims 9 refers to a mandrel with convex and concave areas, in particular to a water-soluble mandrel for the production of fiber composite components in one Resin transfer molding. Particularly preferred embodiments of the sealed mold core according to the invention are the subject matter of subclaims 10 to 12.

Vorzugsweise wird während des Abdichtungsprozesses zwischen Formkern und Überzug ein gegenüber der Überzugaußenseite verringerter Gasdruck aufgebracht. Durch das Anlegen eines Unterdrucks wird der Überzug, während er wärmebedingt schrumpft, zur Anlage an dem Formkern gebracht.Preferably is during the sealing process between mold core and coating on the outside of a coating reduced gas pressure applied. By applying a negative pressure becomes the coating, while he shrinks by heat, brought to rest on the mold core.

Besondere Vorteile bietet das Verfahren, wenn in Bereichen, in welchen die schrumpfungsbedingte Kraft der druckbedingten Anlagekraft entgegengerichtet ist, insbesondere in konkaven Bereichen des Formkerns, während des Abdichtungsprozesses die gasdruckbedingte Anlagekraft die schrumpfungsbedingte Kraft übersteigt. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich der Überzug in konkaven Bereichen beim wärmebedingten Schrumpfvorgang nicht sauber an den Formkern anlegt und/oder sich in diesen Bereichen vom Formkern abhebt. Das formtreue Überziehen selbst komplexer Formkerne wird so ermöglicht.Special Advantages of the method, if in areas where the shrinking force of the pressure-related contact force directed in the opposite direction is, in particular in concave areas of the mold core, during the Sealing process the gas-pressure-related investment force the shrinkage-related Strength exceeds. In this way it prevents the coating in concave areas in the heat condition Shrinking does not apply clean to the mandrel and / or itself lifts off from the mold core in these areas. The form-fitting coating even complex mandrels are made possible in this way.

Zweckmäßigerweise wird vor dem Abdichtungsprozess ein im Querschnitt geschlossener, wenigstens eine endseitige Öffnung aufweisender Überzug über den Formkern gezogen. Alternativ kann der Überzug auch mehrteilig sein, wobei die einzelnen Überzugteile vor dem Abdichtungsprozess zur Umhüllung des Formkerns miteinander unter Beibehaltung wenigstens einer endseitigen Öffnung zu einem geschlossenen Querschnitt verbunden werden. Insbesondere bei einfacheren Formkerngeometrien wird ein vorgefertigter Überzug mit geschlossenem Querschnitt, beispielsweise ein schlauchartiger Überzug, aus Kostengründen und aufgrund der einfacheren, leicht automatisierbaren Verwendbarkeit, bevorzugt. Bei komplexeren Formgeometrien kann jedoch die Verwendung vorgeformter Überzugteile Vorteile bieten, beispielsweise kann einer Faltenbildung vorgebeugt werden.Conveniently, is closed before the sealing process in cross-section, at least one end opening having coating over the Molded core. Alternatively, the coating may also be multi-part, the individual coating parts before the sealing process for wrapping the mold core together while maintaining at least one end opening to a closed Cross section are connected. Especially with simpler mold core geometries becomes a prefabricated cover with a closed cross section, for example, a hose-like coating, from cost reasons and because of the easier, easily automatable usability, prefers. For more complex shape geometries, however, use may be preformed cover parts Advantages, for example, can prevent wrinkles become.

Als günstig hat sich herausgestellt, wenn nach Aufbringung des Überzugs und vor dem Abdichtungsprozess zwischen Formkern und Überzug kurzzeitig ein gegenüber der Überzugaußenseite erhöhter Gasdruck aufgebracht wird. Das kurzzeitige Aufblasen des Überzugs unterstützt nachfolgend ein einwandfreies Anlegen und einen einheitlichen Temperatureintrag bei Erwärmung.When Cheap has been found, if after application of the coating and before the sealing process between mold core and coating briefly one opposite the coating outside increased Gas pressure is applied. Short-term inflation of the coating supports following a proper application and a uniform temperature entry when heated.

Zum Ende des Abdichtungsprozesses wird zweckmäßigerweise die wenigstens eine endseitige Öffnung des Überzugs verschlossen, sodass der Formkern allseitig dicht vom Überzug umgeben und auch gegen atmosphärische Einflüsse geschützt ist.To the End of the sealing process is expediently the at least one end opening of the coating closed, so that the mold core surrounded on all sides tightly from the coating and also against atmospheric influences protected is.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einem besonders zu bevorzugenden Ausführungsbeispiel zufolge eine im wesentlichen gasdicht mit einer Öffnung des Überzugs verbindbare Druckerzeugungseinrichtung, eine Heizeinrichtung zur Erwärmung des Überzugs und eine Einrichtung zum Verschließen der wenigstens einen endseitigen Öffnung des Überzugs. Mittels der gasdicht mit einer Öffnung des Überzugs verbindbaren Druckerzeugungseinrichtung kann der Überzug sowohl aufgeblasen als auch evakuiert werden. Die Heizeinrichtung dient zur Einbringung von Wärme, sodass der wärmeschrumpfbare Überzug auf den Formkern aufgeschrumpft werden kann. Die Wärme kann über Konvektion, Strahlung und/oder Leitung auf den Überzug übertragen werden. Beispielsweise kann die Heizeinrichtung ein Ofen sein. Die Wärme kann mittels einer Infrarot-Strahlungsquelle, einer hochfrequenten Strahlungsquelle, durch Heißluft oder über den Kontakt mit temperierbaren Medien mit hoher Wärmekapazität, wie Wasser, Öl, oder Feststoffen, wie Stahl erzeugt bzw. eingebracht werden.A Apparatus for carrying out the method according to the invention includes a particularly preferred embodiment, according to a substantially gas-tight with an opening of the coating connectable pressure generating device, a Heating device for heating of the coating and a device for closing the at least one end opening of the coating. By means of the gas-tight with an opening of the coating connectable pressure generating device, the coating both be inflated and evacuated. The heater is used for the introduction of heat, so that the heat-shrinkable coating on can be shrunk off the mold core. The heat can be via convection, radiation and / or conduction transferred to the coating become. For example, the heater may be an oven. The Heat can by means of an infrared radiation source, a high-frequency radiation source, by hot air or over the contact with temperature-controlled media with high heat capacity, such as water, oil, or Solids, such as steel produced or introduced.

Ein weiterer Aspekt der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe erfolgt mit einem Formkern mit konvexen und konkaven Bereichen, insbesondere mit einem wasserlöslichen Formkern zur Herstellung von Faserverbundbauteilen in einem Harzinjektionsverfahren, welcher einen mittels Wärmezufuhr bei gleichzeitiger gasdruckbedingter Unterstützung aufgeschrumpften, zumindest annähernd faltenfreien Überzug aufweist. Dieser Formkern weist eine besonders hohe Form- und Maßgenauigkeit auf, sodass mit dem Kern sehr hochwertige Hohlbauteile Herstellbar sind.One Another aspect of the invention is based task with a mold core with convex and concave areas, in particular with a water-soluble Mold core for the production of fiber composite components in a resin injection process, which one by means of heat shrunk with simultaneous gas pressure-related support, at least having approximately wrinkle-free coating. This mold core has a particularly high dimensional and dimensional accuracy on, so that with the core very high-quality hollow components producible are.

Zweckmäßigerweise ist der Überzug zumindest annähernd luftundurchlässig und/oder wasserundurchlässig und/oder weist eine Temperaturbeständigkeit bis wenigstens 150°C auf. Der abgedichtete Formkern ist mit dem Überzug insbesondere gegen Feuchtigkeitseinflüsse, aber auch gegen Temperatur und mechanische Einflüsse geschützt. Bei der Verwendung des Formkerns zur Herstellung von Hohlbauteilen ist durch den Überzug gewährleistet, dass keine Hohlbauteilmaterial, wie Harz, in den Formkern eindringt und dieser problemlos entfernt werden kann.Conveniently, is the coating at least approximately impermeable and / or impermeable to water and / or has a temperature resistance of at least 150 ° C. Of the sealed mold core is coated with the coating especially against moisture, but also protected against temperature and mechanical influences. When using the Mold core for the production of hollow components is ensured by the coating that no hollow component material, such as resin, penetrates into the mandrel and This can be easily removed.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn der Überzug löslich ist. Der Überzug kann wasserlöslich sein, wobei er zweckmäßigerweise eine höhere Beständigkeit, als das Formkernmaterial aufweist. Er kann jedoch auch mit anderen Lösungsmitteln lösbar sein. Ein lösbarer Überzug kann zusammen mit dem Formkernmaterial nach Fertigstellung des Hohlbauteils aus diesem entfernt werden.Advantageous It may also be when the coating soluble is. The coating may be water soluble, where he expediently a higher one Resistance, as the mold core material. He can, however, also with others solvents be solvable. A detachable coating can together with the mold core material after completion of the hollow component be removed from this.

Nachfolgend sind unter Bezugnahme auf Figuren eine besonders Vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Vorrichtung und ein Formkern näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaftfollowing are with reference to figures a particularly advantageous development the method according to the invention and a device and a mold core explained in more detail, showing schematically and exemplary

1 eine Vorrichtung zur Abdichtung eines Formkerns mit einem wärmeschrumpfbaren Überzug, 1 a device for sealing a mold core with a heat-shrinkable coating,

2 eine Vorrichtung zur Abdichtung eines Formkerns mit einem wärmeschrumpfbaren Überzug, 2 a device for sealing a mold core with a heat-shrinkable coating,

3a eine Vorrichtung zur Abdichtung eines Formkerns mit einem wärmeschrumpfbaren Überzug in Rückansicht, 3a a device for sealing a mold core with a heat-shrinkable coating in rear view,

3b eine Vorrichtung zur Abdichtung eines Formkerns mit einem wärmeschrumpfbaren Überzug in seitlicher Ansicht und 3b a device for sealing a mold core with a heat-shrinkable coating in a side view and

3c eine Vorrichtung zur Abdichtung eines Formkerns mit einem wärmeschrumpfbaren Überzug in Draufsicht. 3c a device for sealing a mold core with a heat-shrinkable coating in plan view.

Eine Vorrichtung 100 zur Abdichtung eines Formkerns 102 mit einem wärmeschrumpfbaren Überzug 104 ist in 1 dargestellt. Der Formkern 102 dient zur Herstellung von Verbundbauteilen und besteht vorliegend aus einem Grundgerüst aus einem wasserlöslichen thermoplastischen Binder auf Basis von Polyvinylpyrrolidon (PVP) und/oder dessen Copolymeren sowie in das Grundgerüst eingeschlossen Keramik- und/oder Glaskugeln als Zusatzstoff. Der Formkern ist besonders leicht und formstabil.A device 100 for sealing a mold core 102 with a heat-shrinkable cover 104 is in 1 shown. The mold core 102 is used for the production of composite components and consists in the present case of a skeleton of a water-soluble thermoplastic binder based on polyvinylpyrrolidone (PVP) and / or its copolymers as well as included in the skeleton ceramic and / or glass beads as an additive. The mold core is particularly lightweight and dimensionally stable.

Der Formkern 102 wird in die Vorrichtung 100 in eine Aufnahme 106 eingesetzt und mittels Haltebügeln 108 und/oder Klemmbacken 110 gehalten. Von einer Vorratsrolle 112 wird von oben nach unten ein schlauchförmiger Überzug 104 über den Formkern 102 gezogen, ein Abzug ist mit 116 bezeichnet.The mold core 102 gets into the device 100 in a recording 106 used and by means of brackets 108 and / or jaws 110 held. From a supply roll 112 becomes a tubular coating from top to bottom 104 over the mold core 102 pulled, a deduction is with 116 designated.

Der schlauchförmige Überzug 104 besteht aus einem wärmeschrumpfbaren Material, aus einem Kunststoff wie Polyolefin, PTFE oder PVC, das sich unter Hitzeeinwirkung stark zusammenzieht. Der Schrumpfbereich, also die maximale Größenänderung beim Schrumpfen ist stark vom verwendeten Kunststoff abhängig. Das Schrumpfverhältnis liegt beispielsweise im Bereich 2:1 bis 3:1, gegebenenfalls kann auch ein Überzug 104 mit einem höheren Schrumpfverhältnis verwendet werden. Bei Formkernen mit großen Durchmesserunterschieden wird ein hohes Schrumpfverhältnis bevorzugt, bei Formkernen mit geringern Durchmesserunterschieden wird hingegen ein geringeres Schrumpfverhältnis bevorzugt.The tubular coating 104 consists of a heat-shrinkable material, a plastic such as polyolefin, PTFE or PVC, which contracts strongly under the influence of heat. The shrinkage range, ie the maximum size change during shrinkage is heavily dependent on the plastic used. The shrinkage ratio is, for example, in the range 2: 1 to 3: 1, if appropriate, a coating 104 be used with a higher shrinkage ratio. For cores with large differences in diameter, a high shrinkage ratio is preferred, while for cores with smaller diameter differences, a lower shrinkage ratio is preferred.

Um eine möglichst gute Abdichtung zu erreichen kann der Überzug 104 auf der Innenseite mit einem Heißkleber beschichtet sein. Der Überzug 104 kann jedoch auch innenseitig mit einem Trennmittel beschichtet sein, um eine gute Lösbarkeit des Kernmaterials nach Fertigstellung des mit dem Formkern 102 zu fertigenden Verbundbauteils zu gewährleisten.In order to achieve the best possible seal the coating can 104 be coated on the inside with a hot melt adhesive. The coating 104 However, it may also be coated on the inside with a release agent to good solubility of the core material after completion of the mold core 102 to ensure to be produced composite component.

Um ein Schrumpfen des Materials bei Wärmezufuhr zu erreichen, besteht der Überzug 104 aus einem gestreckten Kunststoffe. Dadurch werden die Moleküle wie bei einem ungeordneten Knäuel aus Gummibändern in einen eher geordneten Zustand gebracht. In kalten Zustand kann das Material seine ursprüngliche Form nicht annehmen. Erst durch Erwärmung können sich die Knäuel wieder zusammenziehen. Der Schlauch schrumpft, die Wandstärke nimmt dabei zu. Der Überzug 104 schrumpft bei Temperaturen über 100°C. Besonders bevorzugt wird ein bis 160°C temperaturstabiles Überzugsmaterial, welches luft- und wasserundurchlässig ist.To achieve a shrinkage of the material when heat is applied, there is the coating 104 from a stretched plastics. As a result, the molecules are brought into a more ordered state, as in a disordered ball of rubber bands. When cold, the material can not assume its original shape. Only by warming the ball can contract again. The tube shrinks, the wall thickness increases. The coating 104 shrinks at temperatures above 100 ° C. Particularly preferred is a temperature-stable up to 160 ° C coating material which is impermeable to air and water.

Eine hier nicht näher gezeigte Druckerzeugungseinrichtung wird mit einer Öffnung des schlauchförmigen Überzugs 104 dicht verbunden. Nachfolgend wird das Innere des Überzugs 104 kurzzeitig mit einem gegenüber dem Außendruck erhöhten Druck beaufschlagt, damit ein gleichmäßiger Wärmeeintrag erfolgen kann.A pressure generating device not shown here is provided with an opening of the tubular coating 104 tightly connected. Below is the inside of the cover 104 briefly applied with a relation to the external pressure increased pressure, so that a uniform heat input can take place.

Zur Erwärmung des Überzugs 104 sind eine Vielzahl hier ebenfalls nicht gezeigter Heißluftdüsen um den mit dem Überzug versehenen Formkern herum angeordnet. Die einzelnen Heißluftdüsen werden gruppenweise über eine gemeinsame Zuführungsleitung mit Heißluft versorgt, derart, dass der Überzug 104 ausgehend von einem Ende des Formkerns 102 in Richtung seines anderen Endes erwärmt wird. Zugleich wird mittels der Druckerzeugungseinrichtung das Innere des Überzugs 104 mit einem gegenüber dem Außendruck verringerten Druck beaufschlagt. Auf diese Wiese legt sich der Überzug 104 ausgehend von einem Ende des Formkerns 102 in Richtung seines anderen Endes weitgehend faltenfrei an. Insbesondere legt sich der Überzug 104 unterdruckbedingt auch in konkaven Bereichen der Formkernoberfläche sauber an, da die Druckkraft die Schrumpfkraft, welche in einem derartigen konkaven Bereich dazu führen würde, dass der Überzug 104 zwischen dem konkaven Bereich benachbarten Bereichen mit größerem Durchmesser aufgespannt würde, übersteigt.For heating the coating 104 a plurality of hot air nozzles, also not shown here, are arranged around the mold core provided with the coating. The individual hot air nozzles are supplied in groups via a common supply line with hot air, such that the coating 104 starting from one end of the mold core 102 is heated in the direction of its other end. At the same time by means of the pressure generating means, the interior of the coating 104 subjected to a reduced pressure compared to the external pressure. In this meadow, the coating sets 104 starting from one end of the mold core 102 in the direction of his other end largely wrinkle-free. In particular, the coating sets 104 due to pressure also in concave areas of the mold core surface clean, since the compressive force, the shrinking force, which would result in such a concave area that the coating 104 spanned between the concave portion adjacent areas of larger diameter exceeds.

Nach zumindest annähernd vollständiger Anlage des Überzugs 104 an den Formkern 102 wird der schlauchförmige Überzug 104 mittels Schweißschienen 118, 120 dicht verschlossen, sodass der Formkern 102 insbesondere gegen Umgebungseinflüsse, wie Feuchtigkeit, geschützt ist.After at least approximately complete conditioning of the coating 104 to the mold core 102 becomes the tubular coating 104 by means of sweat rails 118 . 120 sealed, so that the mold core 102 especially against environmental influences, such as moisture, is protected.

Der abgedichtete Formkern wird beispielsweise zur Herstellung eines hohlen Verbundbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff, welcher einen Matrixwerkstoff, wie Kunststoff, Epoxidharz, mit darin eingebetteten Fasern umfasst, verwendet. Um die Stoffeigenschaften der Fasern nutzen zu können müssen diese in die Matrix eingebettet werden.Of the sealed mandrel is used for example for producing a hollow composite component of a fiber composite material, which a matrix material, such as plastic, epoxy, with embedded therein Fibers used. To the material properties of the fibers to be able to use these embedded in the matrix.

Aufgaben des Matrixwerkstoffes sind dabei die Übertragung und Verteilung der auftretenden Kräfte, die Fixierung der Fasern und deren Abschirmung gegen eventuell aggressive Umgebungsmedien. Es werden vor allem die Eigenschaften der Fasern in Längsrichtung genutzt. Moderne Industriefasern, wie z.B. Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Aramidfasern besitzen sehr gute mechanische Eigenschaften (Festigkeit, Steifigkeit). Es kommen jedoch je nach Anwendung auch Naturfasern zum Einsatz. Ist der Faserverbundwerkstoff schichtweise (z.B. aus mehreren Fasermatten übereinander) aufgebaut, so wird der Verbund als Laminat bezeichnet.tasks of the matrix material are the transmission and distribution of the occurring forces, the fixation of the fibers and their shielding against possibly aggressive Ambient media. It will be mainly the properties of the fibers longitudinal used. Modern industrial fibers, such as Carbon fibers, glass fibers or aramid fibers have very good mechanical properties (strength, Stiffness). However, depending on the application, there are also natural fibers for use. Is the fiber composite layer by layer (e.g. several fiber mats on top of each other) constructed, the composite is referred to as a laminate.

Vorteile dieser Art des Werkstoffs sind die hohe Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht und die einfache Verarbeitung. Daher wird er häufig im Leichtbau verwendet.advantages This type of material is the high strength at the same time low weight and easy processing. Therefore, he is often in the Lightweight construction used.

Die Fasern können je nach Belastung des Bauteils ausgerichtet werden. Somit ist es möglich einen Werkstoff zu konstruieren, der genau auf den Anwendungsfall ausgerichtet ist. Die Fasern sind dabei ähnlich wie bei Pflanzen angeordnet. An höherbelasteten Stellen werden mehr Fasern genau in Kraftrichtung angeordnet.The Fibers can be aligned according to the load of the component. Thus it is possible to design a material that is specific to the application is aligned. The fibers are arranged similar to plants. At higher loaded In places, more fibers are placed exactly in the direction of force.

Neben einzelnen Fasern werden meistens Gewebe oder Gelege aus den Verstärkungsfasern verwendet. So können bestimmte Richtungen des Werkstoffs besonders verstärkt werden, indem die Anzahl und Ausrichtung der Fasern in verschiedenen Gewebe/Gelegetypen variiert wird.Next individual fibers are usually used tissue or scrim of the reinforcing fibers. So can certain directions of the material are particularly reinforced, by the number and orientation of the fibers in different tissues / gown types is varied.

Besondere Bedeutung bei der Herstellung von Hohlprofilen, beispielsweise für Strukturbauteile im Kraftfahrzeugbereich, hat RTM-Verfahren, wobei ein Verbundwerkstoff aus einer verstärkenden Faserpreform und einem Harz hergestellt wird.Special Importance in the production of hollow sections, for example for structural components in Automotive field, has RTM method, wherein a composite material from a reinforcing Faserpreform and a resin is produced.

Die Faserpreform wird schlauch- oder sackartig um den wasserlöslichen Formkern herum angeordnet und in eine geschlossene Form eingelegt. Die Faserorientierung kann dabei durch Näh- und Stickverfahren im Vorformling durch gezieltes Ablegen den Lastfällen angepasst werden. Das Harz wird mit dem Härter vermischt und anschließend unter Druck in den Zwischenraum zwischen Kern und Form eingefüllt, wobei die Faserpreform mit Harz getränkt wird. Unter Wärmezufuhr erstarrt das Harz in der Form; Nachfolgend wird der Kern durch Auswaschen entfernt. Es lassen sich mit diesem Verfahren Werkstücke mit komplexen Formen herstellen, die im allgemeinen ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Dichte aufweisen.The Faserpreform is tubular or bag-like around the water-soluble Form core arranged around and placed in a closed mold. The fiber orientation can be achieved by sewing and embroidery in the preform be adapted to the load cases by placing them in a targeted manner. The Resin becomes with the hardener mixed and then being filled under pressure into the gap between the core and the mold, the Faserpreform is impregnated with resin. Under heat the resin solidifies in the mold; Subsequently, the core is removed by washing. It can be produced with this method workpieces with complex shapes, which generally has a good strength to density ratio exhibit.

Das Formkernmaterial umfasst ein Grundgerüst aus einem wasserlöslichen thermoplastischen Binder auf Basis von Polyvinylpyrrolidon (PVP) und/oder dessen Copolymeren sowie in dem Grundgerüst eingeschlossen Keramik- und/oder Glaskugeln als Zusatzstoff, insbesondere Hohlkugeln, welche dazu beitragen, dass der Kern besonders leicht und formstabil ist.The Molded core material comprises a backbone of a water-soluble thermoplastic binder based on polyvinylpyrrolidone (PVP) and / or its copolymers and included in the skeleton ceramic and / or glass beads as an additive, in particular hollow spheres, which contribute to that the core is particularly light and dimensionally stable.

Nachdem der in den Zwischenraum zwischen Kern und Form eingespritzte Kunststoff ausreichend ausgehärtet ist, wird der Formkern mit Wasser ausgespült. Dabei wird das Grundgerüst aus PVP-Binder gelöst und der Zusatzstoff freigegeben.After this the injected into the space between the core and form of plastic sufficiently hardened is, the mandrel is rinsed with water. The basic framework is made of PVP binder solved and the additive released.

Mit dem erfindungsgemäß abgedichteten Formkern ist gewährleistet, dass bei der Herstellung des Verbundbauteils kein eingespritzter Kunststoff in das Formkernmaterial eindringt, sodass der das Formkernmaterial leicht und vollständig ausgespült werden kann. Falls der Überzug selbst löslich ist, wird auch er ausgespült, andernfalls verbleibt er im Verbundbauteil.With the mold core sealed according to the invention is guaranteed that in the production of the composite component no injected Plastic penetrates into the mold core material, so that the mold core material easy and complete be rinsed out can. If the coating itself soluble is, he too is flushed out, otherwise it remains in the composite component.

Insoweit Teile der Beschreibung zur 1 sich auch auf die in den weiteren Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele beziehen können, sind diese Beschreibungsteile auch in Verbindung mit diesen weiteren Figuren zu verstehen.As far as parts of the description to 1 may also relate to the embodiments shown in the further figures, these parts of description are to be understood in conjunction with these other figures.

2 zeigte ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 zur Abdichtung eines Formkerns 202 mit einem wärmeschrumpfbaren Überzug 204. Gemäß dieses Ausführungsbeispiels wird der Formkern 202 zusammen mit einem Überzug auf einem waagerecht verfahrbaren Schlitten 206 positioniert, welcher auch eine Druckerzeugungseinrichtung 208 sowie eine Einrichtung 210 zum Verschweißen des Überzugs nach dem Aufschrumpfen umfasst. Die Erwärmung zum Aufschrumpfen des Überzugs erfolgt in einem Schrumpftunnel 212, in welchen der Schlitten 206 einfahrbar ist. Zu weiteren Einzelheiten, insbesondere bezüglich des Abdichtverfahrens, des Überzugs sowie des Formkerns, wird auf die Beschreibung zur 1 verweisen. 2 showed another embodiment of the device according to the invention 200 for sealing a mold core 202 with a heat-shrinkable cover 204 , According to this embodiment, the mold core 202 together with a coating on a horizontally movable carriage 206 which also includes a pressure generating device 208 as well as a facility 210 for welding the coating after shrinking. The heating to shrink the coating takes place in a shrink tunnel 212 in which the sled 206 is retractable. For further details, in particular with respect to the sealing method, the coating and the mold core, is to the description of 1 refer.

Eine konstruktive Ausgestaltung einer Vorrichtung 300 zur Abdichtung eines Formkerns mit einem wärmeschrumpfbaren Überzug ist in 3a in Rückansicht, in 3b in seitlicher Ansicht und in 3c in Draufsicht gezeigt.A structural design of a device 300 for sealing a mold core with a heat-shrinkable coating is in 3a in rear view, in 3b in lateral view and in 3c shown in plan view.

Die Vorrichtung 300 umfasst auf einer Grundplatte 302 Seitenwände 303, 304 und eine Rückwand 306. Vorderseitig sind zur Sicherung des kammerartigen Raumes 308 Lichtschranken 310 vorgesehen. An einem vertikalen Träger 312 ist eine untere Aufnahme 314 zur Aufnahme eines Formkerns angeordnet, welche eine der Kernform entsprechende Kontur aufweist, sodass in die Aufnahme 314 eingesetzter Formkern sicher gehalten ist. Ein Schaltkasten 326 enthält eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Vorrichtung 300.The device 300 covers on a base plate 302 side walls 303 . 304 and a back wall 306 , Front are to secure the chamber-like space 308 light barriers 310 intended. On a vertical support 312 is a lower shot 314 arranged for receiving a mold core, which has a contour corresponding to the core shape, so that in the recording 314 inserted mold core is held securely. A control box 326 includes a control device for controlling the device 300 ,

Eine horizontal verfahrbare Saug- und Verschweißeinrichtung ist mit 318 bezeichnet und umfasst eine Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks, wie Gebläse, sowie eine elektrische Widerstandsheizung. Gegebenfalls kann die Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks auch außerhalb der Saug- und Verschweißeinrichtung 318 angeordnet und mit dieser mittels eines Schlauchs sein.A horizontally movable suction and sealing device is with 318 denotes and includes means for generating a negative pressure, such as blowers, and an electrical resistance heater. Optionally, the device for generating a negative pressure and outside the suction and sealing device 318 be arranged and with this by means of a hose.

Zwei halbschalenförmige Heizeinrichtungen 320, 322 sind an dem Träger 312 verschenkbar angeordnet in umschließen in geschlossener Stellung einen Heizraum 324, strichpunktiert ist die geöffnete Stellung gezeigt. Vorliegend umfassen die Heizeinrichtungen sich senkrecht erstreckende Rohre mit einer Mehrzahl in Richtung des Heizraums 324 gerichteter Öffnungen. Die Rohre sind von unten mit Heißluft beaufschlagbar, sodass zuerst aus den unteren Öffnungen, dann auch aus den darüber liegenden Öffnungen heiße Luft in den Heizraum 324 strömt.Two shell-shaped heaters 320 . 322 are on the carrier 312 arranged verschenkbar in enclose in the closed position a boiler room 324 , dash-dotted the open position is shown. In the present case, the heating devices comprise vertically extending tubes with a plurality in the direction of the heating chamber 324 directed openings. Hot air can be applied to the pipes from below so that hot air enters the boiler room first from the lower openings and then from the openings above 324 flows.

Zur Abdichtung, wird ein mit einem sackartigen, unten geschlossenen und oben geöffneten Überzug versehener Formkern in die Aufnahme 314 eingesetzt. Die Öffnung des Überzugs wird in eine Greifeinrichtung der Saug- und Verschweißeinrichtung 318 eingelegt und dort gegriffen, indem der Rand des Überzugs zwischen Klemmbacken geklemmt wird. Nachfolgend wird der Heizraum 324 durch verschwenken der halbschalenförmigen Heizeinrichtungen 320, 322 geschlossen und der sackförmige Überzug mit Unterdruck beaufschlagt, die Heizeinrichtungen werden 320, 322 aktiviert. Während der Überzug von oben luftentleert wird, erfolgt zugleich ausgehend von unten nach oben eine Erwärmung. Der Überzug wird auf diese Weise auf den Formkern aufgeschrumpft, wobei auch in konkaven Formkernbereichen unterdruckbedingt der Überzug zur Anlage kommt. Nachdem der Überzug vollständig aufgeschrumpft und allseitig sauber am Formkern zur Anlage gekommen ist, wird die Öffnung des sackartigen Überzugs dicht verschweißt, der Heizraum 324 durch aufschwenken der Heizeinrichtungen 320, 322 geöffnet und der abgedichtete Formkern entnommen.For sealing, is provided with a bag-like, bottom closed and top open coating mold core in the recording 314 used. The opening of the coating is in a gripping device of the suction and sealing device 318 inserted and gripped there by the edge of the coating between jaws is clamped. The following is the boiler room 324 by pivoting the shell-shaped heating means 320 . 322 closed and the bag-shaped coating subjected to negative pressure, the heating devices are 320 . 322 activated. While the coating is being emptied from above, heating takes place from the bottom upwards at the same time. The coating is shrunk onto the mold core in this way, the coating also coming into contact in concave mold core areas due to the pressure. After the coating has shrunk completely and all sides clean on the mold core comes to rest, the opening of the bag-like coating is tightly welded, the boiler room 324 by swinging the heaters 320 . 322 opened and removed the sealed mandrel.

Zur weiteren Automatisierung kann eine Halteeinrichtung 316, welche senkrecht verfahrbar an dem Träger 312 angeordnet ist, vorgesehen und die Aufnahme 314 verfahrbar oder verschwenkbar ausgebildet sein. Nach Einsetzen des Formkerns fährt die Halteeinrichtung 316 nach unten, greift den Formkern und hält ihn, während die Aufnahme 314 verschwenkt oder verfahren wird, sodass der Formkern von unten frei zugänglich ist und von unten ein Überzug über den Formkern gezogen werden kann, wobei der Überzug entweder bereits sackartig unten geschlossen und oben offen ausgebildet ist oder als Schlauchmaterial vorliegt. Ein schlauchförmiger Überzug wird, nachdem er über den Formkern gezogen worden ist, unten mittels einer Verschweißeinrichtung verschlossen und abgetrennt. Nachfolgend fährt oder schwenkt die Aufnahme 314 wieder unter den mit dem Überzug versehenen Formkern, die Halteeinrichtung 316 gibt den Formkern frei und fährt nach oben. Anschließend erfolgt die Abdichtung des Formkerns wie beschrieben.For further automation, a holding device 316 which can be moved vertically on the support 312 is arranged, provided and the recording 314 be formed movable or pivotable. After insertion of the mold core drives the holding device 316 down, grabs the mandrel and holds it while shooting 314 is pivoted or moved, so that the mandrel is freely accessible from below and can be pulled from the bottom of a coating on the mandrel, the coating is either already closed baggy bottom down and formed open top or present as tubing. A tubular coating, after it has been pulled over the mold core, closed at the bottom and separated by means of a welding device. Subsequently, the recording moves or pivots 314 again under the provided with the coating mold core, the holding device 316 releases the mold core and moves upwards. Subsequently, the sealing of the mandrel is carried out as described.

Zu weiteren Einzelheiten, insbesondere bezüglich des Abdichtverfahrens, des Überzugs sowie des Formkerns, wird auch auf die Beschreibung zur 1 verweisen.For further details, in particular with regard to the sealing method, the coating and the mold core, is also to the description of 1 refer.

Claims

Method for sealing a mold core having convex and concave areas, in particular a water-soluble mold core for producing fiber composite components in a resin injection method, characterized in that the mold core ( 102 ) in a sealing process a heat-shrinkable coating ( 104 ) and at the same time the plant of the coating ( 104 ) is supported by gas pressure.

Method according to claim 1, characterized in that during the sealing process between mandrel ( 102 ) and coating ( 104 ) is applied to the outside of the coating reduced gas pressure.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that in regions in which the shrinkage-related force of the pressure-related contact force is directed opposite, in particular in concave regions of the mandrel ( 102 ), during the sealing process, the gas pressure-induced contact force exceeds the shrinkage force.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that prior to the sealing process, a coating having a cross-sectionally closed, at least one end-side opening (FIG. 104 ) over the mandrel ( 102 ) is pulled.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the over train ( 104 ) is in several parts and the individual coating parts are connected to each other before the sealing process for wrapping the mandrel while maintaining at least one end opening to a closed cross-section.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that after application of the coating ( 104 ) and before the sealing process between mold core ( 102 ) and coating ( 104 ) a short time compared to the outside of the coating increased gas pressure is applied.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at the end of the sealing process, the at least one end opening of the coating ( 104 ) is closed.

Device for sealing a mold core according to one of the preceding claims, characterized by a pressure generating device which can be connected in a substantially gastight manner to an opening of the coating ( 318 ), - a heating device ( 320 . 322 ) for heating the coating and - a device ( 318 ) for closing the at least one end opening of the coating.

Mold core with convex and concave areas, in particular water Mold core for the production of fiber composite components in a resin injection process, characterized by a means of heat at the same time gas pressure related support shrunk, at least approximately wrinkle-free plating.

Mold core according to claim 9, characterized that the coating at least approximately impermeable to air.

Mold core according to claim 9 or 10, characterized that the coating at least approximately waterproof is.

Mold core according to one of claims 9 to 11, characterized that the coating a temperature resistance to at least 150 ° C having.

Mold core according to one of claims 9 to 12, characterized that the coating soluble is.