EP2744642A1

EP2744642A1 - Verfahren zur herstellung eines bauteils aus einem vorimprägnierten faserverbundmaterial, derart hergestelltes bauteil und fügeform

Info

Publication number: EP2744642A1
Application number: EP12753927.8A
Authority: EP
Inventors: Gerald Possarnig
Original assignee: C6 GmbH
Current assignee: C6 GmbH
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2014-06-25
Also published as: AT511885B1; WO2013026801A1; AT511885A3; AT511885A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U-förmigen und dergleichen Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial (Prepreg), welche in Form gebracht und mittels zumindest einer eingelegten flexiblen Dichtmembrane (15) in einem Formwerkzeug unter Druck und Wärme ausgehärtet werden. Auf einer Fügeform (10, 11) werden entweder die bereits vorgeformten Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) des Bauteilsabgelegt oder Zuschnitte aus Prepreg zu Komponenten geformt, wobei die Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) mit der/den eingelegten Dichtmembrane(n) (15) der Fügeform (10, 11) entnommen und in das Formwerkzeug übertragen werden.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem vorimprägnierten Faserverbundmaterial, derart hergestelltes Bauteil und Fügeform

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U-förmigen und dergleichen Komponenten aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial (Prepreg), welche in Form gebracht und mittels zumindest einer eingelegten Dichtmembrane in einem Formwerkzeug unter Druck und Wärme ausgehärtet werden.

Für hochbelastete Bauteile von Fahrzeugen und Maschinen ist es üblich,

endlosfaserverstärkte flächige Halbzeuge aus Karbonfasern oder anderen hochfesten Fasern mit Kunststoffen als Matrixmaterial zu geschichteten Verbundwerkstoffen zu verarbeiten. Dabei soll ein möglichst großer Anteil des Bauteils aus Fasern gebildet sein, da diesen die lasttragende Funktion zukommt, wobei die Fasern in Richtung der Belastung der Bauteile ausgerichtet sein sollen. Nach dem Stand der Technik kommen diesen Anforderungen am Besten Verfahren nach, bei denen die flächigen Faserhalbzeuge durch schichtweises Auflegen (Laminieren) geformt werden. Bei einem der üblichen Verfahren werden trockene Faserhalbzeuge auf eine Vorform abgelegt, wobei die einzelnen Schichten durch textile Verarbeitung, wie Nähen, Flechten oder Weben, oder durch einen oberflächlichen Auftrag eines Bindemittels zu einer sogenannten Preform fixiert werden, sodass eine Übertragung des geformten

Schichtaufbaus von der Vorform in das Formwerkzeug möglich ist. Bei diesem als RTM- Verfahren bekannten Verfahren werden im Formwerkzeug die Hohlräume zwischen den Verstärkungsfasern mit einem geeigneten flüssigen Kunststoff ausgefüllt, der nachfolgend durch Vernetzung oder Abkühlung verfestigt, wobei aus Fasern und Kunststoff ein fester Verbundwerkstoff gebildet wird.

Bei einem weiteren üblichen Verfahren erfolgt ein Ablegen von vorimprägnierten

Faserhalbzeugen (sogenannten Prepregs) in geeignete Formwerkzeuge. Dabei werden meist Prepregs mit klebriger Oberfläche eingesetzt, um ein Haften der einzelnen Schichten aneinander zu gewährleisten. Gesonderte Verfahrensschritte zur Fixierung des

Schichtaufbaus sind daher nicht erforderlich. Da durch die Imprägnierung mit zähflüssigen Kunstharzen die Beweglichkeit der Fasern im Halbzeug eingeschränkt ist, wurde eine Vielzahl von Verfahren entwickelt, die eine Umformung des Prepregs, einzeln oder in mehreren Schichten, zu Komponenten der Bauteile vorschlagen. In vielen Fällen wird zur Konsolidierung und Stabilisierung der Bauteile eine teilweise Vernetzung der Kunstharze im Prepreg empfohlen. Auch diesen bekannten Verfahren ist gemein, dass eine Ablage bzw. Drapierung der imprägnierten Komponenten direkt in das bzw. im Formwerkzeug erfolgt.

Aus der DE 198 13 104 AI ist ein Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen aus in einer evakuierbaren Vakuumfolie befindenden, Fasern umfassenden Preform und einem Matrixmaterial bekannt, wobei zwischen der Vakuumfolie und dem herzustellenden Faserverbundbauteil eine poröse Membrane eingebracht wird, deren Poren derart dimensioniert sind, dass Luft ungehindert entweichen kann und das flüssige Matrixmaterial zurückgehalten wird. Die Preform wird entweder als Faserhalbzeug und das

Matrixmaterial in flüssiger Form oder als Faserhalbzeug und das Matrixmaterial als Film oder als mit Matrixmaterial vorimprägnierte Faserhalbzeuge eingesetzt.

Aus der DE 601 02 741 T2 ist ein Verfahren zum Formen eines Gegenstands aus Schichten eines Verbundmaterials aus mit nicht gehärtetem Harz imprägnierten Fasern bekannt, bei dem eine Formungsvorrichtung verwendet wird, die ein Formungswerkzeug und einen Rahmen aufweist, welcher eine Öffnung bietet, in welcher eine Membran eingebracht ist. Die Schicht bzw. Schichten des Verbundmaterials werden über dem Formungswerkzeug drapiert, die Membran wird über den Verbundmaterialschichten aufgebracht und es wird ein Vakuum zwischen der Membran und dem Formungswerkzeug angelegt. Es handelt sich daher hier um ein Verfahren zum Membran- Vakuumformen eines schichtweisen Faserverbundteils, bei dem die Verbundmaterialschichten direkt auf der Form drapiert werden. Die DE 10 2009 044 834 AI befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines Vorformlings für einen Faserverbundbauteil. Der Vorformling wird derart hergestellt, dass vorerst eine Faserverstärkungsschicht gebildet wird, ein Bindemittel durch Aufsprühen aufgebracht wird, die mit dem Bindemittel versehene

Faserverstärkungsschicht kalt umgeformt wird und die umgeformte mit Bindemittel versehene Faserverstärkungsschicht erwärmt und anschließend abgekühlt wird.

Wie bereits oben erwähnt ist es bei der Verwendung von vorimprägnierten

Faserhalbzeugen, sogenannten Prepregs, üblich, entweder vorgeformte Komponenten direkt im Formwerkzeug abzulegen, oder Zuschnitte aus Prepreg direkt in bzw. auf der Form zu drapieren. Die Ablage von vorgeformten Komponenten bzw. das Drapieren von Zuschnitten aus Prepreg ist nur in abgekühlten Formwerkzeugen möglich, sodass es erforderlich ist, das Formwerkzeug jeweils nach Ende eines vorherigen

Aushärtungsprozesses abzukühlen, um das nächste Bauteil fertigstellen zu können. Es ist daher auch erforderlich, das Formwerkzeug anschließend wieder aufzuheizen. Der Konsolidierungs- und Aushärtungsprozess erfordert eine Formtemperatur von bis zu 200°C bei vernetzenden Matrixharzen, bei thermoplastischen Kunstharzen von bis zu 400°C, sodass der Energieaufwand erheblich sein kann. Während des Aushärtungsprozesses ist das Bauteil einem hydrostatischen Druck auszusetzen und gegebenenfalls unter Vakuum zu halten. Das Formwerkzeug muss daher derart ausgeführt sein, dass es den

Prozessbedingungen während der Aushärtung des Bauteils standhält. Es sind daher temperaturbeständige Materialien in dickwandiger Konstruktion notwendig, die hohe Herstellkosten für das Formwerkzeug verursachen. Aus wirtschaftlichen Überlegungen sollte daher die Zeit, in der das Formwerkzeug für die Herstellung eines Bauteils gebunden ist, möglichst kurz gehalten werden. Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Zeit, in der das Formwerkzeug für die Herstellung eines Bauteils quasi gebunden ist, möglichst kurz gehalten wird.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass auf einer Fügeform entweder die bereits vorgeformten Komponenten des Bauteils abgelegt oder Zuschnitte aus Prepreg zu Komponenten geformt werden, wobei die Komponenten mit der /den eingelegten Dichtmembrane(n) der Fügeform entnommen und in das Formwerkzeug übertragen werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren findet daher im Formwerkzeug lediglich die

Konsolidierung und Vernetzung des Matrixharzes statt. Dabei wird die Dichtmembrane, welche an der formabgewandeten Oberfläche des Bauteils liegt, durch Luft, Dampf, Heißwasser, Öl oder dergleichen mit hydrostatischem Druck beaufschlagt und gleichzeitig wird das Formwerkzeug beheizt, um die Konsolidierung und Vernetzung zu beschleunigen bzw. durchzuführen. Das Formwerkzeug braucht daher nach dem Ende eines

Aushärtungsprozesses nicht oder nur geringfügig abgekühlt zu werden, um das fertige Bauteil zu entnehmen. Nach der Entnahme können die in der Fügeform zusammengefügten Komponenten des nächsten Bauteils mitsamt der Dichtmembrane bzw. den

Dichtmembranen in das Formwerkzeug übertragen werden, ohne dieses vorher

abzukühlen. Gemäß der Erfindung steht daher das Formwerkzeug nach dem Ende eines Aushärtungsprozesses sofort wieder für die Herstellung des nächsten Bauteils zur

Verfügung, ein zeitaufwändiges und energietechnisch ungünstiges Abkühlen und

Aufheizen des Formwerkzeuges entfallen.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird eine Fügeform verwendet, welche

Vertiefungen aufweist, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der Außenkonturen der vorgeformten Komponenten bzw. der durch Drapieren gebildeten Komponenten entsprechen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Fügeform zweiteilig mit einem

Formoberteil und einem Formunterteil ausgeführt. Eine zweiteilige Fügeform st vor allem für das Erstellen bzw. Fügen von hohlen Bauteilen bzw. Formteilen von Vorteil. Je nach der Ausgestaltung des Bauteils bzw. der Komponenten des Bauteils wird bzw. werden die Dichtmembrane(n) bereits beim Vorformen der Komponenten in diese eingelegt, insbesondere bei hohlkörperförmig ausgeführten Bauteilen. Alternativ ist es möglich, die Dichtmembrane(n) in die in der Fügeform befindlichen Komponenten einzulegen.

Die Komponenten können aus Zuschnitten aus gelartig klebrigem Prepreg vorgeformt werden. Dabei werden die Zuschnitte des Prepreg nach dem Entfernen der Trennfolien, die ein Verkleben des Prepreg während der Lagerung auf Rollen verhindern, in bekannter Weise, beispielsweise durch Drapieren, Wickeln um einen Dorn, Stapeln und dergleichen zu Bauteil- Komponenten geformt. Die Komponenten können auch aus Zuschnitten aus trockenem Prepreg und unter Einwirkung von Wärme vorgeformt werden. Sowohl bei einem Herstellen vorgeformter Komponenten als auch beim Drapieren von Zuschnitten in der Fügeform können die Komponenten aus einer Lage oder aus mehreren Lagen Prepreg hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet daher die Herstellung von auf vielfältige Weise ausgestalteten Komponenten und Bauteilen.

Es ist von Vorteil, wenn die Komponenten in der Fügeform einander an ihren

Stoßbereichen überlappen. Dadurch werden die Komponenten zum Bauteil zusammen gefügt. Bei klebrigen Prepregs reicht die Überlappung aus, das Bauteil problemlos von der Fügeform in das Formwerkzeug zu transferieren. Komponenten aus trockenem Prepreg können zusätzlich an den überlappenden Bereichen miteinander verklebt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lassen sich außen geschlossene Komponenten derart herstellen, dass nach dem Positionieren der Dichtmembrane auf in der Fügeform abgelegten, oben offenen, im Querschnitt beispielsweise U- förmigen

Komponenten jeweils eine weitere Komponente mit beispielsweise ebenfalls U-förmigen, halbhohlen oder dergleichen Querschnitt positioniert wird, sodass geschlossene hohle Komponenten gebildet werden.

Alternativ können Komponenten aus überlappend gewickeltem Prepreg zu Hohlkörpern vorgeformt werden.

Die Dichtmembrane wird erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass sie die

formabgewandten Innenseiten der Komponenten des Bauteils bedecken kann. Sie kann ein beliebig geformter Hohlkörper sein.

In der Fügeform kann vorteilhafterweise durch Druckbeaufschlagung der Dichtmembrane diese auf Dichtheit geprüft werden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Bauteil, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist und des Weiteren eine Fügeform zum Zusammenfügen oder Drapieren von vorgeformten im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U- förmigen und dergleichen Komponenten eines Bauteils aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial, mit Vertiefungen, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der Außenkonturen der Komponenten entsprechen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der

Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen Fig. 1 ein Flussdiagramm zum Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 eine Fügeform gemäß der Erfindung und vorgeformte Bauteilkomponenten,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Fügeform mit positionierten Bauteilkomponenten,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 3, Fig. 5 bis Fig. 7 zu Fig. 4 analoge Schnittdarstellungen mit weiteren Ausführungsformen der Erfindung, Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines Formwerkzeuges mit einem eingelegten Bauteil gemäß Fig. 7 und

Fig. 9 eine Ansicht einer zweiteiligen Fügeform mit Bauteiltransfer in ein Formwerkzeug. Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich zum Herstellen von Bauteilen, die aus im Querschnitt hohlen, halbhohlen, U-förmigen, schalenförmigen und dergleichen

Komponenten zusammengefügt werden können.

Fig. 1 illustriert den Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Bauteilen aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial. Im ersten Verfahrensschritt (Schritt 1 in Fig. 1) wird zunächst das vorimprägnierte

Faserverbundmaterial, üblicherweise Prepreg genannt, gebildet. Das Faserverbundmaterial besteht aus einer Lage oder mehreren Lagen von Fasergewebe oder Fasergelege und ist mit einem Matrixharz vorimprägniert. Das Fasergewebe bzw. Fasergelege kann aus

Glasfasern, Kohlenstofffasern, Synthesefasern, Naturfasern, Hybridfasern oder

Kombinationen der erwähnten Fasern bestehen. Das zur Imprägnierung verwendete Matrixharz kann fest, flüssig oder gelartig klebrig sein und ist ein unvollständig vernetzter Duroplast oder ein Thermoplast. Es werden überwiegend Harze auf Basis von Epoxiden, Vinylestern, ungesättigten Polyestern, Phenolen, Polyurethanen oder Cyanatestern verwendet. Der Prepreg ist somit ein flächiges Halbzeug aus Verstärkungsfasern und einem für die Konsolidierung und Aushärtung ausreichenden Anteil an Matrixharz und wird bahnenförmig, auf Rollen gewickelt, zur Verfügung gestellt. Liegt das Matrixharz im Prepreg in flüssiger oder gelartig klebriger Form vor, können aus Zuschnitten des Prepreg, nach dem Entfernen der Trennfolien, die ein Verkleben des Prepreg während der Lagerung auf Rollen verhindern, nun in bekannter Weise, beispielsweise durch Drapieren, Wickeln um einen Dorn, Stapeln und dergleichen Bauteil-Komponenten hergestellt werden. Liegt das Matrixharz bei einer alternativen Ausführungsform von Prepregs in fester Form vor, werden Zuschnitte aus dem Prepreg durch Einwirkung von Wärme derart erweicht, dass ein Umformen des flächigen Halbzeuges durch Biegen, Kanten oder Tiefziehen zu vorgeformten Komponenten des herzustellenden Bauteils stattfinden kann. In jedem Fall werden die Zuschnitte aus den Prepregs derart erstellt, dass sie entsprechende Umrisse und die erwünschte Faserausreichtung aufweisen. Diese Herstellungsmöglichkeiten von Bauteil- Komponenten (Schritt 2 in Fig. 1) sind optional.

Fig. 2 zeigt beispielhaft mehrere, unterschiedlich vorgeformte Komponenten 12a bis 12e, welche zusammengefügt das herzustellende Bauteil ergeben. Im nächsten

Verfahrensschritt (Schritt 3 in Fig. 1) werden die vorgeformten Komponenten 12a bis 12e, welche aus einer Lage oder aus mehreren Lagen Prepreg bestehen, in eine Fügeform 10 positioniert. Die Fügeform 10 weist Formvertiefungen auf, deren Innenkonturen zumindest großteils gemäß den Außenkonturen der vorgeformten Komponenten 12a bis 12e ausgeführt sind. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform bilden die weitgehend bzw. im Wesentlichen jeweils einen U- förmigen Querschnitt aufweisenden Komponenten 12a bis 12e ein Bauteil, welches einen im Wesentlichen rechteckigen Rahmen und einen Verbindungsteil aufweist, der aus der Komponente 12e besteht, welche die beiden

Komponenten 12a und 12c verbindet. Die Komponenten 12a und 12c sind mit

Aus formungen 14a und 14c zur verbindenden Positionierung der Komponente 12d versehen. Sämtliche Komponenten 12a bis 12e und die Vertiefungen in der Fügeform 10 sind derart aneinander angepasst, dass die in der Fügeform 10 positionierten Komponenten 12a bis 12e an ihren Randabschnitten einander überlappend zusammengefügt werden können bzw. aneinander anschließen und gemeinsam das Bauteil bilden. Dabei sind die Komponenten derart hergestellt, dass sie in der Fügeform 10 die gegenseitigen

Überlappungsbereiche bilden können. Reicht die Klebrigkeit des Prepreg-Materials nicht aus, dem Bauteil die notwendige Stabilität für die nachfolgende Übertragung von der Fügeform 10 in das Formwerkzeug zu verleihen, können zusätzlich Klebematerialien in Pasten- oder Folienform eingesetzt werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, bei der kein Vorformen (Schritt 2 in Fig. 1) erfolgt, werden entsprechende Zuschnitte aus Prepreg ein- oder mehrlagig in der Fügeform 10 drapiert und daher beim Einlegen zum Bauteil zusammengefügt. Die Fügeform 10 besteht aus einem Material, das eine problemlose Entnahme der

Komponenten 12a bis 12e ermöglicht, beispielsweise aus Kunststoff oder Aluminium. Alternativ können die Innenseiten der Vertiefungen entsprechend beschichtet oder behandelt sein. Möglich ist auch eine Ausführung der Innenseiten mit Rippen,

Perforationen und dergleichen.

Im anschließenden Verfahrensschritt (Schritt 4 in Fig. 1) wird in die positionierten (oder alternativ drapierten) Bauteilkomponenten 12a bis 12e eine flexible Dichtmembrane 15 eingelegt. Wie Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 4 zeigt, ist die Dichtmembrane 15 ein länglicher, schlauchartig ausgeführter Balg aus elastischem Kunststoff oder Elastomer mit einem geschlossenen Ende 15a. Es ist jedoch jede Ausführung der Dichtmembrane 15 denkbar, die eine oder mehrere geschlossene Kammern ergibt und die eine Beaufschlagung der formabgewandten Oberfläche des Bauteils mit einem hydrostatischen Druck erlaubt Die Dichtmembrane 15 wird derart dimensioniert und ausgeführt, dass sie die

formabgewandte Oberfläche (Innenseite) des Bauteils vollständig bedecken kann. Wie Fig. 3 zeigt, wird die Dichtmembrane 15 bei einem Ausschnitt 10b am Rand der Fügeform 10 aus dieser herausgeführt. Bei der gezeigten Ausführungsform kann die flexible

Dichtmembrane 15 durchgehend in sämtliche Komponenten 12a bis 12e eingelegt werden. Fig. 4 zeigt im Schnitt die in der Fügeform 10 positionierte Komponente 12b mit eingelegter Dichtmembrane 15.

Wie Fig. 5 zeigt, können nach dem Einlegen der Dichtmembrane 15 weitere vorgeformte Komponenten auf den eingelegten Komponenten positioniert werden. Dargestellt ist eine Komponente 16a, welche im Querschnitt U- förmig vorgeformt die Komponente 12b abdeckt, so dass ein Bauteil mit geschlossenem, in Fig. 5 beispielhaft etwa rechteckigem Querschnitt hergestellt wird. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Bauteilkomponente 17a im Querschnitt der Fügeform 10 mit einer bereits in geschlossener Form vorgeformten Bauteilkomponente 17. Die Komponente 17 ist beispielhaft ein im Querschnitt etwa rechteckiger hohler Teil, welcher aus einer oder aus mehreren Prepreglage(n) mit überlappenden Randabschnitten 17a durch Wickeln über einen Dorn oder dergleichen vorgeformt und anschließend in die Fügeform 10 eingelegt wird. Im Inneren der Komponente 17 ist die eingebrachte

Dichtmembrane 15 im Schnitt dargestellt. Die Dichtmembrane 15 wird in diesem Fall vorzugsweise bereits in Schritt 2, beim Bilden der Komponente 17, positioniert oder nachträglich in die Komponente 17 als an ihrem einen Ende geschlossener länglicher „Sack" eingebracht.

Fig. 7 zeigt im Querschnitt eine Bauteilkomponente 18 als Kombination einer im

Querschnitt U-förmigen, vorgeformten oder drapierten Komponente 12b und einer in dieser eingelegten„gewickelten" Komponente 17, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist.

Die tatsächliche Ausgestaltung des herzustellenden Bauteils bestimmt die Ausführung und Anzahl seiner einzelnen Komponenten, wobei darauf geachtet wird, dass die Fügeform 10 entsprechend ausgeführt werden kann. Je nach Komplexität des Bauteils kann es erforderlich sein, mehrere Dichtmembranen und mehrere Fügeformen 10 zu verwenden. Je nachdem, wie die einzelnen Bauteilkomponenten in der Fügeform 10 positioniert sind, erfolgt die Übertragung der Bauteilkomponenten als Ganzes oder in Teilen von der Fügeform 10 in das in herkömmlicher Weise ausgeführte Formwerkzeug. Im

Formwerkzeug wird die Konsolidierung des Bauteils durch Einbringen eines

hydrostatischen Innendruckes in die Dichtmembrane bzw. die Dichtmembranen 15 und unter Erhitzen der Formkomponenten durchgeführt, sodass das Matrixharz vernetzt wird bzw. aushärtet (Schritt 6 in Fig. 1). Dabei wird das Bauteil aus seinen Bauteilkomponenten fest zusammengefügt und nach der Vernetzung als Ganzes der Form entnommen. Die Druckmembran 15 bzw. die Druckmembranen können bei Bedarf nach der Entnahme des Bauteils entfernt werden. Fig. 8 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein geschlossenes Formwerkzeug mit Formoberteil 19 und Formunterteil 20 mit einer in dieser ausgebildeten Formkavität zur Aufnahme des in der Fügeform 10 gefügten Bauteils. Dargestellt ist eine Komponente 18 gemäß Fig. 7.

Insbesondere bei der Herstellung von Hohlkörpern oder von Bauteilen mit

Hohlkörperabschnitten ist es vorteilhaft, eine zumindest zweiteilige Fügeform 11 , insbesondere mit einem Fügeformunterteil I Ia und einem Fügeformoberteil 1 lb, wie sie beispielhaft in Fig. 9 gezeigt sind, zu verwenden. Der Fügeformunterteil I Ia, welcher im Bespiel der in Fig. 2 gezeigten Fügeform 10 entspricht, und der Fügeformoberteil 1 lb sind mit Formvertiefungen versehen, deren Innenkonturen gemäß den Außenkonturen des zu bildenden Formteils bzw. Bauteils 21 entsprechen. Fig. 9 zeigt ferner den in der Fügeform 11 gefügten Bauteil 21, welcher ein Hohlkörper mit mehreren Abschnitten ist, analog zu der in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführung. Zu sehen ist auch der Druckanschluss 15b der eingebrachten, hier nicht sichtbaren Dichtmembrane 15. In Fig. 9 ist ferner ein

Formwerkzeug mit einem Oberteil 22 und einem Unterteil 23 dargestellt. Wie gezeigt kann das Formwerkzeug, welches auch mehr als zwei Teile aufweisen kann, zumindest im Wesentlichen mit der Fügeform 11 übereinstimmen. Die beiden Pfeile in Fig. 9 verdeutlichen den Transfer des gefügten Bauteils 21 von der Fügeform 11 in das

Formwerkzeug. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Zeit, in der das Formwerkzeug für die Herstellung bzw. Aushärtung des Bauteils verwendet wird, sehr kurz zu halten. Das Formwerkzeug braucht nach Ende des Aushärtungsprozesses nicht oder nur wenig abgekühlt zu werden, um das fertige Bauteil zu entnehmen. Die in der Fügeform bereits zusammengestellten Bauteilkomponenten bzw. Zuschnitte können mitsamt der bzw. den Dichtmembrane(n) in das Formwerkzeug übertragen werden, ohne dass dieses abgekühlt wird. Die Erfindung gestattet es daher, das Formwerkzeug nach dem Ende eines

Aushärtungsprozesses nach einer sehr kurzen Zeit für die Herstellung des nächsten Bauteils bereitzustellen, da ein zeitaufwändiges Abkühlen und Aufheizen des

Formwerkzeuges entfallen können. In der bzw. den Fügeformen kann bereits eine

Zusammenstellung der Komponenten für das nächste Bauteil erfolgen, während das

Formwerkzeug für den Aushärtprozess im Einsatz ist. Es ist somit auch der erforderliche Energieeinsatz gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich geringer, da eine zwischenzeitliche Temperierung des Formwerkzeuges einen wesentlich geringeren Energieeinsatz erfordert als ein Abkühlen mit nachfolgendem Erwärmen.

Bezugsziffernliste

1 bis 7 . Verfahrensschnitt

12a bis 12e . Komponente

10 . Fügeform

11 . Fügeform

I Ia . Fügeformunterteil

I Ib . Fügeformoberteil

14a . Ausformung

14c . Ausformung

15 . Dichtmembrane

15a . geschlossenes Ende

15b Druckanschluss

10b Ausschnitt

16a Komponente

17 Komponente

17a Randabschnitt

18 Komponente

19 Oberteil

0 Unterteil

1 Bauteil

2 Oberteil

3 Unterteil

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus im Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U-förmigen und dergleichen Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial (Prepreg), welche in Form gebracht und mittels zumindest einer eingelegten flexiblen Dichtmembrane (15) in einem Formwerkzeug unter Druck und Wärme ausgehärtet werden,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass auf einer Fügeform (10, 11) entweder die bereits vorgeformten Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) des Bauteils abgelegt oder Zuschnitte aus Prepreg zu Komponenten geformt werden, wobei die Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) mit der /den eingelegten Dichtmembrane(n) (15) der Fügeform (10, 11) entnommen und in das Formwerkzeug übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeform (10, 11) Vertiefungen aufweist, deren Innenkonturen zumindest Teilbereichen der

Außenkonturen der vorgeformten Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) bzw. der durch Drapieren gebildeten Komponenten entsprechen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeform (11) zumindest zweiteilig ausgeführt ist und insbesondere ein Formoberteil (I Ib) und ein Formunterteil (I Ia) aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane(n) (15) bereits beim Vorformen der Komponenten in diese eingelegt wird bzw. werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane(n) (15) in die in der Fügeform (10, 11) befindlichen Komponenten eingelegt wird bzw. werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten aus Zuschnitten aus gelartig klebrigem Prepreg vorgeformt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten aus Zuschnitten aus trockenem Prepreg und unter Einwirkung von Wärme vorgeformt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten aus einer Lage oder aus mehreren Lagen Prepreg hergestellt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten in der Fügeform (10) einander an ihren Stoßbereichen überlappen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten aus

trockenem Prepreg an den überlappenden Bereichen miteinander verklebt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Positionieren der Dichtmembrane (15) auf in der Fügeform (10) abgelegten oben offenen, im Querschnitt beispielsweise U- förmigen Komponenten jeweils eine weitere Komponente (16a) mit beispielsweise ebenfalls U- förmigen, halbhohlen oder dergleichen Querschnitt positioniert wird, sodass geschlossene hohle Komponenten gebildet werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten aus überlappend gewickeltem Prepreg hohlkörperförmig vorgeformt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane (15) derart ausgeführt ist, dass sie die formabgewandten

Innenseiten der Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) des Bauteils bedeckt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane (15) ein beliebig geformter Hohlkörper ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane (15) in der Fügeform (10) durch Druckbeaufschlagung auf Dichtheit geprüft wird.

16. Bauteil, welcher nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 hergestellt ist.

17. Fügeform (10, 11) zum Zusammenfügen oder Drapieren von vorgeformten im

Querschnitt hohlen, halbhohlen, schalen- oder U- förmigen und dergleichen Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) eines Bauteils aus vorimprägniertem Faserverbundmaterial, mit Vertiefungen, deren Innenkonturen zumindest

Teilbereichen der Außenkonturen der Komponenten (12a bis 12e, 16, 17, 18) entsprechen.

18. Fügeform (11) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest zweiteilig ausgeführt ist und insbesondere ein Formoberteil (I Ib) und ein

Formunterteil (I Ia) aufweist.