DE102024110008A1 - Press tool device for producing a longitudinal component from a fiber composite material and method - Google Patents
Press tool device for producing a longitudinal component from a fiber composite material and methodInfo
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Abstract
Presswerkzeugvorrichtung zur Herstellung eines Längsbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff oder zur Herstellung eines Vorkörpers für ein solches Bauteil, wobei das Längsbauteil insbesondere ein Stab oder ein Rohr ist, umfassend eine Aufnahme (18) für eine Fasereinrichtung (20), wobei der Aufnahme (18) eine Längsachse (16) zugeordnet ist, mindestens drei Außenformsegmente (24) mit jeweils einer Innenseite (26), welche der Aufnahme (18) zugewandt ist, wobei jedem Außenformsegment (24) eine Bewegungsachse (30) zugeordnet ist, welche quer zu der Längsachse (16) der Aufnahme (18) orientiert ist, wobei die Bewegungsachsen (30) der Außenformsegmente (24) auf ein Zentrum (32) ausgerichtet sind, und wobei benachbarte Außenformsegmente (24) miteinander verzahnt sind, und eine Zustelleinrichtung (64), durch welche mindestens ein Außenformsegment (24) in seiner Bewegungsachse (30) für einen Pressvorgang an der Fasereinrichtung (20) angetrieben verschiebbar ist. Pressing tool device for producing a longitudinal component from a fiber composite material or for producing a preform for such a component, wherein the longitudinal component is in particular a rod or a tube, comprising a receptacle (18) for a fiber device (20), wherein the receptacle (18) is assigned a longitudinal axis (16), at least three outer mold segments (24), each having an inner side (26) facing the receptacle (18), wherein each outer mold segment (24) is assigned a movement axis (30) which is oriented transversely to the longitudinal axis (16) of the receptacle (18), wherein the movement axes (30) of the outer mold segments (24) are aligned with a center (32), and wherein adjacent outer mold segments (24) are toothed with one another, and an infeed device (64) by means of which at least one outer mold segment (24) can be driven and displaced along its movement axis (30) for a pressing process on the fiber device (20).
Description
Die Erfindung betrifft eine Presswerkzeugvorrichtung zur Herstellung eines Längsbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff oder zur Herstellung eines Vorkörpers für ein solches Bauteil, wobei das Längsbauteil insbesondere ein Stab oder ein Rohr ist.The invention relates to a pressing tool device for producing a longitudinal component from a fiber composite material or for producing a preform for such a component, wherein the longitudinal component is in particular a rod or a tube.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Längsbauteils aus einem Faserverbundwerkstoff oder eines Vorprodukts für ein solches Längsbauteil.The invention further relates to a method for producing a longitudinal component from a fiber composite material or a precursor for such a longitudinal component.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presswerkzeugvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welcher sich Längsobjekte mit definiertem Faserverlauf herstellen lassen.The invention is based on the object of providing a pressing tool device of the type mentioned above, by means of which longitudinal objects with a defined fiber direction can be produced.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Presswerkzeugvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Aufnahme für eine Fasereinrichtung vorgesehen ist, wobei der Aufnahme eine Längsachse zugeordnet ist, mindestens zwei Außenformsegmente mit jeweils einer Innenseite, welche der Aufnahme zugewandt ist, vorgesehen sind, wobei jedem Außenformsegment eine Bewegungsachse zugeordnet ist, welche quer zu der Längsachse der Aufnahme orientiert ist, wobei die Bewegungsachsen der Außenformsegmente auf ein Zentrum ausgerichtet sind, und wobei benachbarte Außenformsegmente miteinander verzahnt sind, und eine Zustelleinrichtung vorgesehen ist, durch welche mindestens ein Außenformsegment in seiner Bewegungsachse für einen Pressvorgang an der Fasereinrichtung angetrieben verschiebbar ist.This object is achieved according to the invention in the pressing tool device mentioned at the outset in that a receptacle for a fiber device is provided, wherein the receptacle is assigned a longitudinal axis, at least two outer mold segments, each with an inner side which faces the receptacle, are provided, wherein each outer mold segment is assigned a movement axis which is oriented transversely to the longitudinal axis of the receptacle, wherein the movement axes of the outer mold segments are aligned with a center, and wherein adjacent outer mold segments are toothed with one another, and an infeed device is provided by means of which at least one outer mold segment can be displaced in a driven manner in its movement axis for a pressing process on the fiber device.
Durch die Ausrichtung der entsprechenden Bewegungsachsen der Außenformsegmente auf das Zentrum zu lässt sich eine Verdichtung der Fasereinrichtung erreichen, wobei gewährleistet ist, dass ein Faserverlauf nicht unterbrochen wird.By aligning the corresponding movement axes of the outer mold segments towards the center, a densification of the fiber arrangement can be achieved, while ensuring that the fiber flow is not interrupted.
Grundsätzlich ist jedes Außenformsegment längs seiner Bewegungsachse beweglich, um die Verdichtung durchführen zu können. Es ist dabei möglich, dass wenn Bewegungsachsen unterschiedlicher Außenformsegmente zusammenfallen, weil diese genau gegenüberliegend sind, von solchen Außenformsegmenten nur eines beweglich ist und das andere feststehend ist, wobei dann aber eine relative Beweglichkeit entlang der Bewegungsachsen vorliegt. Ferner ist es grundsätzlich möglich, dass bei n Außenformsegmenten ein Außenformsegment feststehend ist und dann die anderen (n - 1) Außenformsegmente beweglich sind. Eine entsprechende Achse eines feststehenden Außenformsegments ist auf das Zentrum ausgerichtet und wird hier auch als Bewegungsachse bezeichnet, da auch bei einem Pressvorgang über Bewegung der anderen Außenformsegmente eine relative Bewegung der Fasereinrichtung zu diesem feststehenden Außenformsegment vorliegt.In principle, each outer mold segment is movable along its movement axis in order to carry out the compaction. It is possible that if the movement axes of different outer mold segments coincide because they are exactly opposite each other, only one of these outer mold segments is movable and the other is fixed, although this still results in relative mobility along the movement axes. Furthermore, it is fundamentally possible for one outer mold segment of n outer mold segments to be fixed and the other (n - 1) outer mold segments to be movable. A corresponding axis of a fixed outer mold segment is aligned with the center and is also referred to here as the movement axis, since even during a pressing process, there is a relative movement of the fiber device to this fixed outer mold segment via movement of the other outer mold segments.
Es kann effektiv verhindert werden, dass Fasern an einer Trennfläche zwischen der Fasereinrichtung und den Außenformsegmenten in einen Übergangsbereich zwischen Außenformsegmente rutschen, d. h. Fasern zwischen Außenformsegmente geraten. Weiterhin lassen sich effektiv Falten an der Fasereinrichtung verhindern.This effectively prevents fibers from slipping at a separation surface between the fiber device and the outer mold segments into a transition area between the outer mold segments, i.e., fibers from getting caught between the outer mold segments. Furthermore, wrinkles in the fiber device can be effectively prevented.
Es lassen sich so Längsbauteile herstellen, welche beispielsweise einen präzisen Außendurchmesser aufweisen. Es lassen sich Rohre herstellen, welche eine präzise Wandstärke aufweisen. Es lassen sich Längsbauteile herstellen, welche einen gleichmäßigen (und gegebenenfalls auch hohen) Faservolumengehalt aufweisen. Es lassen sich Faservolumengehalte in der Größenordnung von bis zu 70 Vol.-% realisieren.This allows the production of longitudinal components with, for example, a precise outer diameter. Pipes with a precise wall thickness can be manufactured. Longitudinal components with a uniform (and possibly high) fiber volume content can be produced. Fiber volume contents of up to 70 vol.% can be achieved.
Beispielsweise lassen sich delaminationsfreie C/C-SiC-Rohre mit 3D-Faserverstärkung auf der Basis von Kohlenstofffasergestricken herstellen, wobei die Rohre selber einen hohen Faservolumengehalt aufweisen und ein Fasergestrick als Ausgangsmaterial der Fasereinrichtung einen relativ geringen Faservolumengehalt aufweist. Durch die erfindungsgemäße Presswerkzeugvorrichtung lässt sich an einer Fasereinrichtung mit einem Fasergestrick eine hohe Verdichtung erreichen.For example, delamination-free C/C-SiC pipes with 3D fiber reinforcement can be produced on the basis of carbon fiber knits, whereby the pipes themselves have a high fiber volume content and a fiber knit as the starting material of the fiber device has a relatively low fiber volume content. The pressing tool device according to the invention enables a high degree of compaction to be achieved on a fiber device with a fiber knit.
Die Zustelleinrichtung lässt sich konstruktiv günstig ausbilden. Beispielsweise lässt sich eine Zustelleinrichtung bereitstellen, welche nur eine Verschiebungsachse aufweist, wobei durch die Mehrzahl von Außenformsegmenten eine Mehrzahl von Bewegungsachsen vorgesehen ist.The feed device can be designed in a structurally advantageous manner. For example, a feed device can be provided that has only one displacement axis, with a plurality of movement axes being provided by the plurality of outer mold segments.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn benachbarte Außenformsegmente über eine Verzahnung miteinander gekoppelt sind und dabei ineinander eingreifen. Die Kopplung kann berührungsfrei sein oder benachbarte Außenformsegmente können sich aneinander abstützen und/oder aneinander geführt sein. Eine Grenzlinie zwischen Innenseiten von benachbarten Außenformsegmenten weist einen Richtungswechsel-Verlauf auf und ist insbesondere mäanderförmig. Es lässt sich dadurch eine Art von labyrinthartiger Trennfläche zwischen der Fasereinrichtung und den Außenformsegmenten bereitstellen, die eine Verschiebung von Fasern in einen Bereich zwischen benachbarten Außenformsegmenten effektiv verhindert.It is particularly advantageous if adjacent outer mold segments are coupled to one another via a toothing and thereby engage with one another. The coupling can be contactless, or adjacent outer mold segments can be supported and/or guided against one another. A boundary line between the inner sides of adjacent outer mold segments has a change in direction and is, in particular, meandering. This allows a type of labyrinthine separation surface to be provided between the fiber device and the outer mold segments, which effectively prevents fibers from shifting into an area between adjacent outer mold segments.
Weiterhin lässt sich eine effektive Zustellung zur Verdichtung der Fasereinrichtung erreichen.Furthermore, an effective delivery for densification of the fiber device can be achieved.
Weiterhin ist es günstig, wenn ein erstes Außenformsegment erste Ausnehmungen und erste Zähne aufweist, wobei ein erster Zahn zwischen benachbarten ersten Ausnehmungen liegt, und ein zweites Außenformsegment, welches benachbart zu dem ersten Außenformsegment ist, zweite Ausnehmungen und zweite Zähne aufweist, wobei die ersten Zähne in jeweilige zweite Ausnehmungen eingetaucht sind und die zweiten Zähne in jeweilige erste Ausnehmungen eingetaucht sind. Es lässt sich so eine Verzahnung zwischen benachbarten Außenformsegmenten erreichen. Dadurch lässt sich eine effektive Führung parallel zur Bewegungsachse der Außenformsegmente erreichen. Weiterhin lässt sich effektiv ein Verschieben von Fasern der Fasereinrichtung in einen Bereich zwischen benachbarten Außenformsegmenten einer Trennfläche verhindern. Die Zähne können beispielsweise einen rechteckigen Verlauf aufweisen oder auch einen sinusförmigen Verlauf oder dergleichen. Entsprechend sind die Ausnehmungen angepasst.Furthermore, it is advantageous if a first outer shape segment has first recesses and first teeth, wherein a first tooth lies between adjacent first recesses, and a second outer shape segment, which is adjacent to the first outer shape segment, has second recesses and second teeth, wherein the first teeth are immersed in respective second recesses and the second teeth are immersed in respective first recesses. In this way, an interlocking can be achieved between adjacent outer shape segments. This makes it possible to achieve effective guidance parallel to the axis of movement of the outer shape segments. Furthermore, a displacement of fibers of the fiber device into an area between adjacent outer shape segments of a parting surface can be effectively prevented. The teeth can, for example, have a rectangular shape or a sinusoidal shape or the like. The recesses are adapted accordingly.
Insbesondere ist es dann günstig, wenn mindestens eines der Folgenden vorgesehen ist:
- - die ersten Ausnehmungen verlaufen an dem ersten Außenformsegment von der Innenseite bis zu einer der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite;
- - die zweiten Ausnehmungen verlaufen an dem zweiten Außenformsegment von der Innenseite bis zu einer der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite.
- - the first recesses run on the first outer shape segment from the inner side to an outer side opposite the inner side;
- - the second recesses run on the second outer shape segment from the inside to an outside opposite the inside.
Dadurch lässt sich effektiv ein Eindringen von Fasern an einer Trennfläche zwischen benachbarten Außenformsegmenten erreichen. Es wird eine labyrinthartige Ausbildung des Übergangs zwischen benachbarten Außenformsegmenten an der Trennfläche erreicht.This effectively allows fiber penetration at a parting surface between adjacent outer mold segments. A labyrinthine transition between adjacent outer mold segments is achieved at the parting surface.
Es ist insbesondere zumindest in einer Endstellung oder in einem Endstellungsbereich der Außenformsegmente eine geschlossene Ausbildung der Innenseiten der Außenformsegmente mit einer geschlossenen Mantelfläche vorgesehen und insbesondere sind benachbarte Außenformsegmente bündig zueinander. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein durchgängiger Faserverlauf erreichen. Es lässt sich ein Längsobjekt oder ein Vorkörper für ein entsprechendes Längsobjekt mit der gewünschten Form pressen.In particular, at least in one end position or in one end position range of the outer mold segments, a closed configuration of the inner sides of the outer mold segments with a closed lateral surface is provided, and in particular, adjacent outer mold segments are flush with one another. This makes it easy to achieve a continuous fiber orientation. A longitudinal object or a preform for a corresponding longitudinal object can be pressed with the desired shape.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind mindestens drei Außenformsegmente vorgesehen. Dadurch hat bezogen auf eine Umfangsrichtung (welche eine Umfangsrichtung bezogen auf die Längsachse ist) jedes Außenformsegment zu beiden Seiten hin einen Nachbarn. Jedes Außenformsegment hat also zwei Nachbarn. Benachbarte Außenformsegmente sind über eine Verzahnung miteinander verbunden. Es ergibt sich so eine effektive Verdichtung an der Fasereinrichtung.In an advantageous embodiment, at least three outer mold segments are provided. As a result, each outer mold segment has a neighbor on both sides relative to a circumferential direction (which is a circumferential direction relative to the longitudinal axis). Each outer mold segment thus has two neighbors. Adjacent outer mold segments are connected to each other via a toothing. This results in effective compaction at the fiber device.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine Folie vorgesehen ist, welche zwischen der Fasereinrichtung und der Innenseite der Außenformsegmente positioniert ist, insbesondere mit mindestens einem der Folgenden:
- - die mindestens eine Folie ist eine Metallfolie und insbesondere eine Stahlfolie;
- - die mindestens eine Folie weist eine Dicke im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,3 mm auf und hat insbesondere eine Dicke von 0,2 mm;
- - die mindestens eine Folie überbrückt von der Fasereinrichtung aus gesehen einen Übergang an Innenseiten benachbarter Außenformsegmente.
- - the at least one foil is a metal foil and in particular a steel foil;
- - the at least one film has a thickness in the range between 0.1 mm and 0.3 mm and in particular has a thickness of 0.2 mm;
- - the at least one film bridges a transition on the inside of adjacent outer mold segments, as seen from the fiber device.
Die mindestens eine Folie verhindert (zusätzlich) das Verschieben von Fasern in den Übergangsbereich zwischen benachbarten Außenformsegmenten. Durch das Vorsehen einer Verzahnung wird die Folie zusätzlich gestützt, so dass ein Einquetschen der Folie in den Übergangsbereich zwischen benachbarten Außenformsegmenten effektiv verhindert ist. Die Folie ist insbesondere dünn ausgebildet mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,2 mm. Die Folie verbleibt in der Regel nicht an dem Bauteil oder dem Vorkörper.The at least one film (additionally) prevents fibers from shifting into the transition area between adjacent outer mold segments. The provision of interlocking elements provides additional support for the film, effectively preventing the film from being squeezed into the transition area between adjacent outer mold segments. The film is particularly thin, with a thickness on the order of 0.2 mm. The film usually does not remain on the component or the preform.
Bei einem konstruktiv günstigen Ausführungsbeispiel weist die Zustelleinrichtung eine Presseinrichtung auf mit mindestens einer Pressform, wobei die mindestens eine Pressform eine Ausnehmung aufweist, in welcher ein oder mehrere Außenformsegmente positioniert sind. Durch die Presseinrichtung lässt sich auf einfache Weise eine Presskraft ausüben, welche dann als Presskraft der Außenformsegmente mit einer Bewegungsrichtung (Kraftrichtung) längs der Bewegungsachse umsetzbar ist. Durch das Vorsehen der Ausnehmung, in welcher dann ein oder mehrere Außenformsegmente zumindest teilweise positioniert sind, lässt sich beispielsweise eine lineare Zustellbewegung von zwei Pressformen in Bewegungen längs der unterschiedlichen Bewegungsachsen der Außenformsegmente auf einfache Weise umsetzen. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel sind sechs Außenformsegmente vorgesehen, welche nach außen in Kombination eine sechseckförmige Außenkontur haben. Es sind zwei Pressformen vorgesehen, welche jeweilige Ausnehmungen haben, die an die sechseckförmige Außenkontur angepasst sind. Die beiden Pressformen lassen sich aufeinander zu bewegen, und es lässt sich dann eine Pressbewegung der Außenformsegmente mit ihren jeweiligen Bewegungsachsen auf das Zentrum zu erreichen.In a structurally advantageous embodiment, the feed device comprises a pressing device with at least one pressing mold, wherein the at least one pressing mold has a recess in which one or more outer mold segments are positioned. The pressing device makes it easy to exert a pressing force, which can then be implemented as a pressing force of the outer mold segments with a direction of movement (direction of force) along the movement axis. By providing the recess, in which one or more outer mold segments are then at least partially positioned, a linear feed movement of two pressing molds, for example, can be easily implemented into movements along the different movement axes of the outer mold segments. In a specific embodiment, six outer mold segments are provided, which, when combined, have a hexagonal outer contour. Two pressing molds are provided, each having a respective recess adapted to the hexagonal outer contour. The two pressing molds can be moved towards one another, and a pressing movement of the outer mold segments with their respective movement axes towards the center can then be achieved.
Bei einer Ausführungsform ist eine Führungseinrichtung zur Führung der Außenformsegmente in ihren Bewegungsachsen vorgesehen, wobei die Führungseinrichtung außerhalb der Aufnahme positioniert ist und insbesondere mindestens einen Passstift aufweist. Dadurch lässt sich eine gezielte Führung und auch Zustellung der Außenformsegmente in den Bewegungsachsen auf das Zentrum zu erreichen, um eine entsprechende Verdichtung der Fasereinrichtung in der Aufnahme durchführen zu können.In one embodiment, a guide device is provided for guiding the outer mold segments along their movement axes. The guide device is positioned outside the receptacle and, in particular, has at least one locating pin. This allows for targeted guidance and also positioning of the outer mold segments along the movement axes toward the center, enabling appropriate compaction of the fiber device in the receptacle.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist in der Aufnahme ein Kern für die Fasereinrichtung positioniert. Dadurch lässt sich ein Hohlkörper wie beispielsweise ein Rohr herstellen.In one embodiment, a core for the fiber device is positioned in the receptacle. This allows a hollow body, such as a tube, to be produced.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Längsobjekt eine Zylinderform mit einem Kreisquerschnitt auf und die Bewegungsachsen sind bezüglich des Kreisquerschnitts radial ausgerichtet, wobei das Zentrum auf einer Zylinderachse liegt, und wobei insbesondere mindestens sechs Außenformsegmente vorgesehen sind. Es lässt sich so ein entsprechendes Zylinderobjekt wie ein Rohr oder ein Stab herstellen, welches einen präzisen Außendurchmesser aufweist. Bei einem Rohr lässt sich ein präziser Innendurchmesser erreichen. Es lässt sich insbesondere mit einem gleichmäßigen Faservolumengehalt herstellen. Es lässt sich ein ein hoher Faservolumengehalt erhalten, sofern das bei einem Bauteil erforderlich ist.In one embodiment, the longitudinal object has a cylindrical shape with a circular cross-section, and the movement axes are aligned radially with respect to the circular cross-section, with the center lying on a cylinder axis, and wherein, in particular, at least six outer shape segments are provided. This allows a corresponding cylindrical object, such as a tube or a rod, to be produced, which has a precise outer diameter. A tube can achieve a precise inner diameter. It can be produced, in particular, with a uniform fiber volume content. A high fiber volume content can be achieved if required for a component.
Ferner günstig ist es, wenn bezogen auf die Längsachse der Aufnahme die Außenformsegmente durchgehend ausgebildet sind, oder bezogen auf eine Längsachse der Aufnahme eine Mehrzahl von Außenformsegment-Scheiben vorgesehen ist. Dadurch lässt sich je nach Anwendungsfall eine optimierte Anpassung beispielsweise des Durchmessers und/oder der Länge bezüglich des herzustellenden Längsobjekts durchführen. Die Scheiben lassen sich auf einfache Weise beispielsweise über Wasserstrahlschneiden herstellen.It is also advantageous if the outer mold segments are continuous along the longitudinal axis of the holder, or if a plurality of outer mold segment discs are provided along a longitudinal axis of the holder. This allows for optimized adjustment, for example, of the diameter and/or length of the longitudinal object to be manufactured, depending on the application. The discs can be easily manufactured, for example, using waterjet cutting.
Günstig ist es, wenn die Fasereinrichtung mindestens eines der Folgenden umfasst:
- - Kurzfasern, Fasergelege, Fasergewebe, gewickelte Faserpreform, geflochtene Faserpreform, gestickte Faserpreform, Faserschlauch;
- - ein Fasergestrick;
- - einen Kohlenstoff-Precursor und insbesondere ein Prepreg-Material.
- - short fibers, fiber scrims, fiber fabrics, wound fiber preforms, braided fiber preforms, embroidered fiber preforms, fiber tubes;
- - a fibre knit;
- - a carbon precursor and in particular a prepreg material.
Es lässt sich so beispielsweise ein Faserverbundwerkstoffrohr mit präzisem und konzentrischem Innendurchmesser und Außendurchmesser und konstanter Wandstärke herstellen, wobei auch ein hoher Faservolumengehalt vorliegen kann und auch relativ hohe Wandstärken. Es lässt sich ein Längsobjekt wie ein Rohr mit definiertem Faserverlauf herstellen. Es lassen sich delaminationsfreie Rohre wie C/C-SiC-Rohre herstellen mit 3D-Faserverstärkung. Es lassen sich Kohlenstofffasergestricke verwenden, welche als Ausgangsmaterial einen relativ geringen Faservolumengehalt haben. Durch die erfindungsgemäße Pressvorrichtung lässt sich eine starke Vedichtung der Fasereinrichtung erreichen, so dass dann das hergestellte Bauteil einen relativ hohen Faservolumengehalt aufweist.For example, it is possible to produce a fiber composite tube with a precise and concentric inner and outer diameter and a constant wall thickness, which can also have a high fiber volume content and relatively high wall thicknesses. A longitudinal object such as a tube with a defined fiber flow can be produced. Delamination-free tubes such as C/C-SiC tubes with 3D fiber reinforcement can be produced. Carbon fiber knits can be used, which have a relatively low fiber volume content as the starting material. The pressing device according to the invention allows for strong densification of the fiber structure, so that the manufactured component then has a relatively high fiber volume content.
Je nach herzustellendem Bauteil umfasst die Fasereinrichtung beispielsweise Kurzfasern, ein Fasergewebe oder ein Fasergestrick, wobei auch Kombinationen möglich sind. Unter Kurzfasern werden dabei insbesondere Fasern mit einer Länge von kleiner 40 mm verstanden. In diesem Sinne umfasst beispielsweise ein Fasergewebe oder ein Fasergestrick oder auch ein Fasergewirke Endlosfasern. Bei einem Fasergewebe liegt beispielsweise eine 2D-Orientierung von Fasern vor und bei bei einem Fasergestrick eine 3D-Orientierung.Depending on the component to be manufactured, the fiber arrangement comprises, for example, short fibers, a woven fiber fabric, or a knitted fiber fabric, although combinations are also possible. Short fibers are understood to mean, in particular, fibers with a length of less than 40 mm. In this sense, a woven fiber fabric, a knitted fiber fabric, or even a knitted fiber fabric comprises continuous fibers. A woven fiber fabric, for example, has a 2D orientation of fibers, while a knitted fiber fabric has a 3D orientation.
Durch die Verwendung von Prepreg-Material ist der Kohlenstoff-Precursor bereits in der Fasereinrichtung enthalten. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Fasereinrichtung ohne Kohlenstoff-Precursor an der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung verpresst wird und dann an der Pressvorrichtung eine Harzinfiltration mit Aushärtung des Harzes erfolgt.By using prepreg material, the carbon precursor is already contained in the fiber device. It can also be provided that a fiber device without carbon precursor is used on the pressing device according to the invention. is pressed and then resin infiltration with curing of the resin takes place on the pressing device.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, Fasergestricke mit einer 3D-Faserorientierung zu verwenden. Dadurch wird die Delaminationsgefahr beispielsweise bei einer Pyrolyse (nach Herstellung eines faserverstärkten Vorkörpers) stark verringert.The inventive solution makes it possible to use fiber knits with a 3D fiber orientation. This significantly reduces the risk of delamination, for example, during pyrolysis (after production of a fiber-reinforced preform).
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitgestellt, bei dem eine Fasereinrichtung in einer Aufnahme positioniert wird und eine Mehrzahl von Außenumfangssegmenten mit jeweils einer Bewegungsachse bereitgestellt werden, und zur Verdichtung der Fasereinrichtung mindestens ein Außenformsegment mit einer Bewegungsachse quer zu einer Längsachse der Aufnahme bezogen auf die Fasereinrichtung zugestellt wird, wobei sich die Bewegungsachsen der Außenformsegmente in einem Zentrum treffen, und wobei mindestens zwei miteinander verzahnte Außenformsegmente vorgesehen sind.According to the invention, a method of the type mentioned at the outset is provided, in which a fiber device is positioned in a receptacle and a plurality of outer circumferential segments, each with a movement axis, are provided, and in order to compress the fiber device, at least one outer mold segment is advanced with a movement axis transverse to a longitudinal axis of the receptacle relative to the fiber device, wherein the movement axes of the outer mold segments meet in a center, and wherein at least two mutually toothed outer mold segments are provided.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Presswerkzeugvorrichtung erläuterten Vorteile auf.The method according to the invention has the advantages already explained in connection with the pressing tool device according to the invention.
Grundsätzlich ist es vorgesehen, dass bei der Zustellung der Außenformsegmente jedes Außenformsegment längs seiner Bewegungsachse bewegt wird (wobei sich alle Bewegungsachsen in einem Zentrum treffen). Es ist beispielsweise auch möglich, dass ein Außenformsegment feststeht und alle anderen Außenformsegmente sich längs ihrer jeweiligen Bewegungsachse bewegen. Dem feststehenden Außenformsegment kann trotzdem eine Bewegungsachse zugeordnet werden, da eine Relativbewegung der anderen Außenformsegmente zu diesem feststehenden Außenformsegment vorliegt bzw. es liegt eine relative Bewegung der Fasereinrichtung bei dem Pressen zu diesem Außenformsegment vor.In principle, during the advance of the outer mold segments, each outer mold segment is moved along its movement axis (with all movement axes converging at a center). For example, it is also possible for one outer mold segment to be stationary and all other outer mold segments to move along their respective movement axes. However, a movement axis can still be assigned to the stationary outer mold segment, since there is a relative movement of the other outer mold segments to this stationary outer mold segment, or there is a relative movement of the fiber device to this outer mold segment during pressing.
Insbesondere lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführen bzw. lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betreiben.In particular, the method according to the invention can be carried out on the device according to the invention or the device according to the invention can be operated with the method according to the invention.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine verdichtete Struktur bereitgestellt, welche nach Aushärtung eines Kohlenstoff-Precursors ein faserverstärkter Vorkörper ist. Es kann Anwendungen geben, bei denen dieser Vorkörper dann das endgültige Bauteil ist.The process according to the invention provides a densified structure which, after curing a carbon precursor, becomes a fiber-reinforced preform. There may be applications in which this preform then becomes the final component.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird der faserverstärkte Vorkörper einer Pyrolyse unterzogen. Es entsteht dann ein CFK-Bauteil oder ein CFK-Körper, welches/welcher ein faserverstärkter Kohlenstoffkörper (und insbesondere offenporöser Kohlenstoffkörper) ist. Die Faserverstärkung kann beispielsweise aus Kohlenstofffasern oder auch aus anderen Fasern bestehen.In one embodiment, the fiber-reinforced preform is subjected to pyrolysis. This results in a CFRP component or a CFRP body, which is a fiber-reinforced carbon body (and in particular an open-pore carbon body). The fiber reinforcement can consist of carbon fibers or other fibers, for example.
Der faserverstärkte Kohlenstoffkörper kann beispielsweise einem Carbidbildnervorgang ausgesetzt werden, um so beispielsweise ein C/C-SiC-Bauteil herzustellen, welches eine Carbidphase (SiC), eine Kohlenstoffphase und eine Kohlenstofffaserverstärkung umfasst.The fiber-reinforced carbon body can, for example, be subjected to a carbide-forming process to produce, for example, a C/C-SiC component comprising a carbide phase (SiC), a carbon phase and a carbon fiber reinforcement.
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Presswerkzeugvorrichtung erläutert.Advantages of the method according to the invention have already been explained in connection with the pressing tool device according to the invention.
Insbesondere ist dabei das Zentrum, in welchem sich die Bewegungsachsen treffen, von der Fasereinrichtung umgeben. Bei einem Ausführungsbeispiel eines Rohrs ist dabei das Zentrum nicht im Material der Fasereinrichtung und ist von der Fasereinrichtung umgeben. Bei einem Ausführungsbeispiel eines Stabs kann das Zentrum auch im Material der Fasereinrichtung liegen.In particular, the center where the movement axes meet is surrounded by the fiber device. In one embodiment of a tube, the center is not in the material of the fiber device and is surrounded by the fiber device. In one embodiment of a rod, the center can also be in the material of the fiber device.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn sich benachbarte Außenformsegmente über eine Verzahnung aneinander abstützten und/oder aneinander geführt sind. Dadurch ergibt sich eine definierte Zustellung. Weiterhin lässt sich ein Grenzverlauf an einem Übergang zwischen benachbarten Außenformsegmenten an einer Trennfläche zu der Fasereinrichtung erreichen, welcher labyrinthartig ist. Dadurch wird effektiv ein Verschieben von Fasern in den Übergangsbereich zwischen benachbarten Außenformsegmenten verhindert.It is particularly advantageous if adjacent outer mold segments are supported and/or guided against each other via a toothing. This results in a defined infeed. Furthermore, a labyrinthine boundary line can be achieved at a transition between adjacent outer mold segments at a parting surface to the fiber device. This effectively prevents fibers from shifting into the transition area between adjacent outer mold segments.
Ferner ist es günstig, um ein Verschieben von Fasern in den Übergang zwischen benachbarten Außenformsegmenten zu verhindern, wenn zwischen einer Innenseite der Außenformsegmente und der Fasereinrichtung mindestens eine Folie und insbesondere Metallfolie positioniert ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft in Kombination mit einer Verzahnung, durch welche eine zusätzliche Abstützung der Folie erfolgt, so dass ein Einquetschen der Folie in den Übergangsbereich zwischen benachbarten Außenformsegmenten effektiv verhindert wird. Dadurch lässt sich wiederum effektiv das Verschieben von Fasern an der Trennfläche in den Übergang zwischen benachbarten Außenformsegmenten verhindern.Furthermore, to prevent fibers from shifting into the transition between adjacent outer mold segments, it is advantageous to position at least one foil, in particular a metal foil, between an inner side of the outer mold segments and the fiber device. This is particularly advantageous in combination with a toothing, which provides additional support for the foil, effectively preventing the foil from being squeezed into the transition area between adjacent outer mold segments. This, in turn, effectively prevents fibers from shifting at the parting surface into the transition between adjacent outer mold segments.
Günstig ist es, wenn die Fasereinrichtung mindestens eines der Folgenden umfasst:
- - Kurzfasern, Fasergelege, Fasergewebe, gewickelte Faserpreform, geflochtene Faserpreform, gestickte Faserpreform, Faserschlauch;
- - ein Fasergestrick;
- - einen Kohlenstoff-Precursor und insbesondere ein Prepreg-Material.
- - short fibers, fiber scrims, fiber fabrics, wound fiber preforms, braided fiber preforms, embroidered fiber preforms, fiber tubes;
- - a fibre knit;
- - a carbon precursor and in particular a prepreg material.
Durch die Verwendung von Fasergestricken bzw. Kurzfasern lässt sich eine 3D-Faserorientierung bereitstellen. Dadurch lässt sich beispielsweise bei dickwandigen Rohren effektiv eine Delamination während eines Matrixschrumpfens bei einer Pyrolyse verhindern. Grundsätzlich ist bei Fasergestricken in der trockenen Preform der Volumenfasergehalt relativ gering. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich eine hohe Verdichtung erreichen, so dass auch bei der Verwendung von Kurzfasern und/oder Fasergestricken (mit einer 3D-Faserorientierung) eine relativ große Wandstärke beispielsweise bei einem Rohr erreichbar ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich also eine Fasereinrichtung mit Kurzfasern und/oder Fasergestricken verwenden, und es lässt sich ein relativ dickwandiges Rohr herstellen, wobei die Delaminationsgefahr insbesondere bei einer Pyrolyse stark verringert ist. So lassen sich beispielsweise auch Gewinde mit hoher Tragfähigkeit an einem Rohr oder einem Stab oder dergleichen herstellen.The use of knitted fiber fabrics or short fibers makes it possible to create a 3D fiber orientation. This effectively prevents delamination during matrix shrinkage during pyrolysis, for example in thick-walled pipes. In principle, the volume fiber content of knitted fibers in the dry preform is relatively low. The process according to the invention makes it possible to achieve a high level of compaction, so that a relatively large wall thickness, for example in a pipe, can be achieved even when using short fibers and/or knitted fibers (with a 3D fiber orientation). The process according to the invention therefore makes it possible to use a fiber device with short fibers and/or knitted fibers, and to produce a relatively thick-walled pipe, whereby the risk of delamination is greatly reduced, particularly during pyrolysis. This also makes it possible to produce threads with a high load-bearing capacity on a pipe, rod, or the like, for example.
Durch das Vorsehen eines Kohlenstoff-Precursors in der Fasereinrichtung kann ein entsprechender CFK-Vorkörper hergestellt werden, welcher durch Verdichtung der Fasereinrichtung und Aushärtung des Kohlenstoff-Precursors (insbesondere eines Harzes) hergestellt wird. Der Kohlenstoff-Precursor wird beispielsweise bei einem Pyrolysevorgang in Kohlenstoff gewandelt.By providing a carbon precursor in the fiber assembly, a corresponding CFRP preform can be produced. This preform is produced by compacting the fiber assembly and curing the carbon precursor (especially a resin). The carbon precursor is converted into carbon, for example, during a pyrolysis process.
Bei einer konstruktiv günstigen Ausführungsform erfolgt die Zustellung der Außenformsegmente über eine Presseinrichtung. Die Presseinrichtung umfasst insbesondere zwei Presswerkzeuge, welche in einer Richtung aufeinander zugestellt werden. Durch entsprechende Ausbildung der Presseinrichtung kann dabei eine Zustellung der Außenformsegmente in ihren Bewegungsachsen zu der Fasereinrichtung erfolgen, um die entsprechende Verdichtung der Fasereinrichtung zu erhalten. Es lässt sich dann über eine Presseinrichtung mit einer einzigen Pressrichtung eine Verdichtung der Fasereinrichtung über die Außenformsegmente in mehreren unterschiedlichen Bewegungsachsen, welche auf das Zentrum ausgerichtet sind, erreichen.In a structurally advantageous embodiment, the outer mold segments are advanced via a pressing device. The pressing device comprises, in particular, two pressing tools that are advanced toward one another in one direction. By appropriately designing the pressing device, the outer mold segments can be advanced along their axes of movement toward the fiber device to achieve the appropriate compaction of the fiber device. A pressing device with a single pressing direction can then achieve compaction of the fiber device across the outer mold segments in several different axes of movement aligned toward the center.
Insbesondere ist das Längsobjekt oder der Vorkörper für das Längsobjekt ein Hohlkörper (Rohr) oder ein Stab. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich Rohre oder Stäbe mit präzisem Außendurchmesser und hohem Faservolumengehalt herstellen. Es lassen sich Rohre mit präziser Wandstärke und mit präziser Gestalt (insbesondere Kreisringgestalt im Querschnitt) und insbesondere auch mit größerer Wandstärke herstellen.In particular, the longitudinal object or the preform for the longitudinal object is a hollow body (tube) or a rod. The method according to the invention allows the production of tubes or rods with a precise outer diameter and a high fiber volume content. Tubes with a precise wall thickness and a precise shape (in particular, a circular cross-section), and in particular, with greater wall thickness, can be produced.
Günstig ist es, wenn die Außenformsegmente jeweils eine Innenseite aufweisen, wobei zumindest in einer Endstellung oder in einem Endstellungsbereich der Außenformsegmente die Innenseiten der Außenformsegmente eine Außenform des Längsobjekts oder Vorkörpers für das Längsobjekt vorgeben. Dadurch lässt sich eine Verdichtung mit Formgebung erreichen.It is advantageous if the outer mold segments each have an inner side, whereby at least in one end position or in one end position range of the outer mold segments, the inner sides of the outer mold segments define an outer shape of the longitudinal object or preform for the longitudinal object. This allows for compaction with shaping.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Presswerkzeugvorrichtung; -
2 eine perspektivische Darstellung von Außenformsegmenten der Presswerkzeugvorrichtung gemäß1 ; -
3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 gemäß1 , wobei zusätzliche eine Presseinrichtung gezeigt ist, in einem ersten Stadium eines Pressvorgangs mit Verdichtung einer Fasereinrichtung; -
4 die gleiche Ansicht wie3 in einem zweiten Stadium des Verdichtungsvorgangs; -
5 die gleiche Ansicht wie3 in einem dritten Stadium (Endstadium) des Verdichtungsvorgangs; -
6 ein Ausführungsbeispiel eines hergestellten Längsobjekts in Form eines Rohres; -
7 das Rohr gemäß6 nach einer Pyrolyse; -
8 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels von Außenformsegmenten; -
9 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels von Außenformsegmenten; -
10 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels, wobei zwei Folien verwendet werden; -
11 bis 14 ein Ausführungsbeispiel einer Teildarstellung einer Presswerkzeugvorrichtung mit zwei Außenformsegmenten; und -
15 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Teildarstellung einer erfindungsgemäßen Pressvorrichtung mit Außenformsegment-Scheiben.
-
1 a schematic representation of an embodiment of a pressing tool device according to the invention; -
2 a perspective view of outer mold segments of the press tool device according to1 ; -
3 a sectional view along the line 3-3 according to1 , wherein additionally a pressing device is shown, in a first stage of a pressing process with compaction of a fiber device; -
4 the same view as3 in a second stage of the compaction process; -
5 the same view as3 in a third stage (final stage) of the compaction process; -
6 an embodiment of a manufactured longitudinal object in the form of a tube; -
7 the pipe according to6 after pyrolysis; -
8 a schematic representation of another embodiment of outer mold segments; -
9 a schematic representation of another embodiment of outer mold segments; -
10 a schematic view of an embodiment using two foils; -
11 to 14 an embodiment of a partial representation of a pressing tool device with two outer mold segments; and -
15 a further embodiment of a partial representation of a pressing device according to the invention with outer mold segment discs.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Presswerkzeugvorrichtung, welches in den
Ein Ausführungsbeispiel der Presswerkzeugvorrichtung 10 umfasst eine erste Hülse 12 und eine zweite Hülse 14, wobei die erste Hülse 12 und die zweite Hülse 14 in einer Längsachse 16 beabstandet zueinander sind.An embodiment of the pressing tool device 10 comprises a first sleeve 12 and a second sleeve 14, wherein the first sleeve 12 and the second sleeve 14 are spaced apart from one another in a longitudinal axis 16.
Zwischen der ersten Hülse 12 und der zweiten Hülse 14 liegt eine Aufnahme 18. Die Aufnahme 18 dient zur Positionierung einer Fasereinrichtung 20, welche verpresst werden soll. Die Fasereinrichtung 20 umfasst Fasern und einen Kohlenstoff-Precursor.A receptacle 18 is located between the first sleeve 12 and the second sleeve 14. The receptacle 18 serves to position a fiber assembly 20 to be pressed. The fiber assembly 20 comprises fibers and a carbon precursor.
Die Fasereinrichtung 20 umfasst beispielsweise Prepreg-Elemente.The fiber device 20 comprises, for example, prepreg elements.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Fasereinrichtung 20 ein Fasergestrick. In dem Fasergestrick weisen die Fasern eine 3D-Orientierung auf.In one embodiment, the fiber device 20 comprises a fiber knit. In the fiber knit, the fibers have a 3D orientation.
Die Fasereinrichtung 20 ist ein Faserhalbzeug, mittels welchem dann das Längsobjekt oder ein Vorkörper für das Längsobjekt hergestellt wird.The fiber device 20 is a fiber semi-finished product by means of which the longitudinal object or a preform for the longitudinal object is then produced.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Längsobjekt oder der Vorkörper dazu ein Rohr (Hohlkörper).In one embodiment, the longitudinal object or the pre-body is a tube (hollow body).
Die Presswerkzeugvorrichtung 10 umfasst dann einen Kern 22, welcher insbesondere zylindrisch ist. Der Kern 22 erstreckt sich längs der Längsachse 16, wobei insbesondere die Längsachse 16 eine Zylinderachse ist. Er ist sowohl an der ersten Hülse 12 als auch an der zweiten Hülse 14 positioniert. Insbesondere sind die erste Hülse 12 und die zweite Hülse 14 auf den Kern 22 aufgesetzt. Die Hülsen 12, 14 dienen als Anschlag zur Begrenzung der Bewegung der Außenformsegmente 24 längs der Bewegungsachse 30 (siehe unten).The pressing tool device 10 then comprises a core 22, which is in particular cylindrical. The core 22 extends along the longitudinal axis 16, wherein the longitudinal axis 16 is in particular a cylindrical axis. It is positioned on both the first sleeve 12 and the second sleeve 14. In particular, the first sleeve 12 and the second sleeve 14 are placed on the core 22. The sleeves 12, 14 serve as a stop for limiting the movement of the outer mold segments 24 along the movement axis 30 (see below).
Die Aufnahme 18 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Ringraum, welcher um den Kern 22 gebildet ist.In this embodiment, the receptacle 18 is an annular space formed around the core 22.
Die Presswerkzeugvorrichtung 10 umfasst eine Mehrzahl von Außenformsegmenten 24 als Presswerkzeuge. Die Außenformsegmente 24 dienen zur Formverdichtung der Fasereinrichtung 20 von außen.The pressing tool device 10 comprises a plurality of outer mold segments 24 as pressing tools. The outer mold segments 24 serve to compress the fiber device 20 from the outside.
Es sind mindestens zwei Außenformsegmente 24 vorgesehen.At least two outer mold segments 24 are provided.
Bei dem in den
Die jeweiligen Außenformsegmente 24 erstrecken sich in einer Achse parallel zur Längsachse 16. Sie weisen eine Innenseite 26 auf, welche der Aufnahme 18 zugewandt ist, und eine Außenseite 28. Die Innenseite 26 ist so ausgebildet, dass sich entsprechend bei einem Pressvorgang die Außenform für das Längsobjekt bzw. des Vorprodukts für das Längsobjekt ergibt.The respective outer mold segments 24 extend in an axis parallel to the longitudinal axis 16. They have an inner side 26, which faces the receptacle 18, and an outer side 28. The inner side 26 is designed such that the outer shape for the longitudinal object or of the pre-product for the longitudinal object is produced accordingly during a pressing process.
Bei einem Ausführungsbeispiel eines Rohrs mit kreisrundem Querschnitt hat die Innenseite 26 die Form eines Abschnitts einer Zylinderfläche; im Querschnitt entspricht dies einem Kreisabschnitt.In one embodiment of a tube with a circular cross-section, the inner side 26 has the shape of a section of a cylindrical surface; in cross-section, this corresponds to a circular section.
Die Innenseiten 26 der Außenformsegmente 24 bilden bei diesem Ausführungsbeispiel in der Endstellung der Außenformsegmente 24 eine Mantelfläche eines Zylinders.In this embodiment, the inner sides 26 of the outer mold segments 24 form a lateral surface of a cylinder in the end position of the outer mold segments 24.
Die Außenformsegmente 24 sind jeweils beweglich angeordnet mit einer Bewegungsachse 30. Die Bewegungsachsen 30 unterschiedlicher Außenformsegmente 24 weisen eine unterschiedliche Orientierung auf. Alle Bewegungsachsen 30 sind quer und insbesondere senkrecht zu der Längsachse 16 der Aufnahme 18.The outer mold segments 24 are each movably arranged with a movement axis 30. The movement axes 30 of different outer mold segments 24 have a different orientation. All movement axes 30 are transverse and, in particular, perpendicular to the longitudinal axis 16 of the receptacle 18.
Die Bewegungsachsen 30 treffen sich in einem Zentrum 32 und schneiden sich insbesondere in dem Zentrum 32. Das Zentrum 32 liegt in der Aufnahme 18.The movement axes 30 meet at a center 32 and intersect in particular at the center 32. The center 32 is located in the receptacle 18.
Das Zentrum 32 ist insbesondere von der Fasereinrichtung 20 umgeben.The center 32 is in particular surrounded by the fiber device 20.
Bei dem Ausführungsbeispiel eines Rohrs als Längsobjekt ist das Zentrum 32 in dem Kern 22 positioniert. Bei einem Ausführungsbeispiel eines Vollobjekts liegt das Zentrum 32 in der Fasereinrichtung 20.In the embodiment of a tube as a longitudinal object, the center 32 is positioned in the core 22. In an embodiment of a solid object, the center 32 is located in the fiber device 20.
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei welchem ein zylindrisches Objekt (Rohr oder Stab) hergestellt werden soll, liegt das Zentrum 32 insbesondere auf der Zylinderachse.In an embodiment in which a cylindrical object (tube or rod) is to be produced, the center 32 lies in particular on the cylinder axis.
Die Außenformsegmente 24 sind in ihrer jeweiligen Bewegungsachse 30 ausgerichtet auf das Zentrum 32 der Fasereinrichtung 20 zustellbar, um dort eine Verdichtung durchzuführen. Dies wird untenstehend noch näher erläutert.The outer mold segments 24 can be moved along their respective movement axes 30 toward the center 32 of the fiber device 20 to perform compaction there. This will be explained in more detail below.
Benachbarte Außenformsegmente 24 können aneinander abgestützt und aneinander geführt sein. Ein erstes Außenformsegment 34 weist an einer Wandung 36, welche einen benachbarten zweiten Außenformsegment 38 zugewandt ist, erste Ausnehmungen 40 auf. Die ersten Ausnehmungen 40 sind dabei in einer Richtung parallel zur Längsachse 16 beabstandet zueinander. Die Ausnehmungen 40 gehen an der Wandung 36 von der Außenseite 28 zu der Innenseite 26.Adjacent outer mold segments 24 can be supported and guided against each other. A first outer mold segment 34 has first projections on a wall 36 facing an adjacent second outer mold segment 38. recesses 40. The first recesses 40 are spaced apart from one another in a direction parallel to the longitudinal axis 16. The recesses 40 extend along the wall 36 from the outer side 28 to the inner side 26.
Zwischen benachbarten ersten Ausnehmungen 40 liegt jeweils ein erster Zahn 42 an dem ersten Außenformsegment 34. Der erste Zahn 42 geht entsprechend von der Außenseite 28 zu der Innenseite 26 durch.Between adjacent first recesses 40, a first tooth 42 is located on the first outer mold segment 34. The first tooth 42 extends from the outer side 28 to the inner side 26.
Die ersten Ausnehmungen 40 sind Nischen bzw. Aussparungen an dem ersten Außenformsegment 34 an der Wandung 36. Die ersten Zähne 42 zwischen benachbarten ersten Ausnehmungen 40 sind entsprechend nicht ausgesparte Bereiche.The first recesses 40 are niches or recesses on the first outer mold segment 34 on the wall 36. The first teeth 42 between adjacent first recesses 40 are correspondingly non-recessed areas.
Das zweite Außenformsegment 38 weist an einer Wandung 44, welche der Wandung 36 des benachbarten ersten Außenformsegments 34 zugewandt ist, entsprechende zweite Ausnehmungen 46 und zweite Zähne 48 auf.The second outer mold segment 38 has corresponding second recesses 46 and second teeth 48 on a wall 44 which faces the wall 36 of the adjacent first outer mold segment 34.
Ein jeweiliger erster Zahn 42 des ersten Außenformsegments 34 taucht in eine zugeordnete zweite Ausnehmung 46 des zweiten Außenformsegments 38 ein. Ein zweiter Zahn 48 des zweiten Außenformsegments 38 taucht in eine zugeordnete erste Ausnehmung 40 des benachbarten ersten Außenformsegments 34 ein.A respective first tooth 42 of the first outer shape segment 34 engages into an associated second recess 46 of the second outer shape segment 38. A second tooth 48 of the second outer shape segment 38 engages into an associated first recess 40 of the adjacent first outer shape segment 34.
Die benachbarten Außenformsegmente 34 und 38 sind dadurch über eine entsprechende Verzahnung 50, welche durch die ersten Ausnehmungen 40, die ersten Zähne 42, die zweiten Ausnehmungen 46 und die zweiten Zähne 48 gebildet ist, miteinander verbunden.The adjacent outer mold segments 34 and 38 are thereby connected to one another via a corresponding toothing 50, which is formed by the first recesses 40, the first teeth 42, the second recesses 46 and the second teeth 48.
Die entsprechende Verbindung ist an jedem Außenformsegment 24 beidseitig zu dem benachbarten Außenformsegment.The corresponding connection is on each outer mold segment 24 on both sides to the adjacent outer mold segment.
Da mindestens drei Außenformsegmente 24 vorhanden sind, hat jedes Außenformsegment 24 bezogen auf eine Umfangsrichtung 52 (vgl.
Die Außenformsegmente 24 bilden einen Ring um die Aufnahme 18, wobei über die Verzahnung 50 benachbarte Außenformsegmente 24 aneinander abgestützt sein können.The outer mold segments 24 form a ring around the receptacle 18, wherein adjacent outer mold segments 24 can be supported on one another via the toothing 50.
Die Innenseiten 26 der Außenformsegmente 24 bilden eine Trennfläche 54 zu der Fasereinrichtung 20 hin. Benachbarte Außenformsegmente 34, 38 stoßen an der Trennfläche 54 aufgrund der Verzahnung 50 aneinander. Es liegt dort (zumindest in der Endstellung der Außenformsegmente 24) zwischen den benachbarten Außenformsegmenten 34, 38 eine Grenzlinie 56 vor. Diese Grenzlinie 56 weist aufgrund der Verzahnung 50 einen Richtungswechsel-Verlauf auf.The inner sides 26 of the outer mold segments 24 form a parting surface 54 toward the fiber device 20. Adjacent outer mold segments 34, 38 abut one another at the parting surface 54 due to the toothing 50. There (at least in the end position of the outer mold segments 24) there is a boundary line 56 between the adjacent outer mold segments 34, 38. This boundary line 56 has a direction change due to the toothing 50.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 40, 46 und entsprechend auch die Zähne 42, 48 im Querschnitt rechteckig oder quadratisch.In the embodiment shown, the recesses 40, 46 and correspondingly also the teeth 42, 48 are rectangular or square in cross section.
Der Verlauf der Grenzlinie 56 ist mäanderförmig in einer Richtung parallel zur Längsachse 16.The course of the boundary line 56 is meandering in a direction parallel to the longitudinal axis 16.
Durch diesen Richtungswechsel-Verlauf der Grenzlinie 56 ergibt sich eine labyrinthartige Trennung zwischen benachbarten Außenformsegmenten 34, 38 an der Trennfläche 54. Dies verhindert oder zumindest erschwert ein Verschieben von Fasern der Fasereinrichtung 20 in einen Bereich zwischen benachbarten Außenformsegmenten 34, 38.This change in direction of the boundary line 56 results in a labyrinth-like separation between adjacent outer mold segments 34, 38 at the separation surface 54. This prevents or at least complicates a displacement of fibers of the fiber device 20 into an area between adjacent outer mold segments 34, 38.
Es lässt sich so effektiv ein „Einquetschen“ von Fasern (oder einer Folie 80; siehe unten) zwischen benachbarten Außenformsegmenten 34, 38 verhindern.This effectively prevents fibers (or a film 80; see below) from being “squashed” between adjacent outer mold segments 34, 38.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Außenformsegmente 24 über eine Führungseinrichtung 58 (
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Führungseinrichtung 58 so angeordnet und ausgebildet, dass sie außerhalb der Aufnahme 18 liegt.In one embodiment, the guide device 58 is arranged and designed such that it lies outside the receptacle 18.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Führungseinrichtung 58 mindestens ein Paar 60 von Passstiften 62a, 62b.In one embodiment, the guide device 58 comprises at least one pair 60 of locating pins 62a, 62b.
Die Passstifte 62a, 62b sind in der Längsachse 16 beabstandet zueinander.The locating pins 62a, 62b are spaced apart from one another along the longitudinal axis 16.
Der Passstift 62a sitzt an der ersten Hülse 12 und ist an dem Kern 22 fixiert. Der Passstift 62b sitzt an der zweiten Hülse 14 und ist an dem Kern 22 fixiert.The locating pin 62a is located on the first sleeve 12 and is fixed to the core 22. The locating pin 62b is located on the second sleeve 14 and is fixed to the core 22.
Die Passstifte 62a, 62b eines Paars 60 sind parallel zueinander ausgerichtet und sind auf das Zentrum 32 ausgerichtet.The locating pins 62a, 62b of a pair 60 are aligned parallel to each other and are aligned with the center 32.
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei welchem ein rotationssymmetrisches Objekt hergestellt werden soll, sind die Passstifte 62a, 62b jeweils radial (in Bezug zu der Längsachse 16 als axiale Achse) ausgerichtet.In an embodiment in which a rotationally symmetrical object is to be produced, the locating pins 62a, 62b are each aligned radially (with respect to the longitudinal axis 16 as the axial axis).
Ein entsprechendes Außenformsegment 24 ist an den Passstiften 62a, 62b mit seiner Bewegungsachse 30 geführt. Es weist dazu entsprechende an die Passstifte 62a, 62b ausgerichtete Ausnehmungen 64 auf, mittel welchen es verschieblich auf die Passstifte 62a, 62b aufgesetzt ist.A corresponding outer mold segment 24 is guided on the locating pins 62a, 62b with its movement axis 30. For this purpose, it has corresponding recesses 64 aligned with the locating pins 62a, 62b, by means of which it is slidably mounted on the locating pins 62a, 62b.
Zur Zustellung der Außenformsegmente 24 in ihrer Bewegungsachse 30 auf das Zentrum 32 und damit zur Verdichtung der Fasereinrichtung 20 ist eine Zustelleinrichtung 64 (vgl.
Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass jedes Außenformsegment 24 individuell gesteuert längs einer Bewegungsachse 30 zugestellt wird.It is fundamentally possible for each outer mold segment 24 to be individually controlled and advanced along a movement axis 30.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Zustelleinrichtung 64 eine Presseinrichtung 66. Die Presseinrichtung 66 umfasst ein erstes Presswerkzeug 68 und ein zweites Presswerkzeug 70. Das erste Presswerkzeug 60 und das zweite Presswerkzeug 70 sind in einer Richtung 72 relativ aufeinander zu beweglich. (Es können dabei beide Presswerkzeuge 68, 70 beweglich sein, oder es ist ein Presswerkzeug stationär und das andere beweglich.)In one embodiment, the feed device 64 is a pressing device 66. The pressing device 66 comprises a first pressing tool 68 and a second pressing tool 70. The first pressing tool 68 and the second pressing tool 70 are movable relative to each other in a direction 72. (Both pressing tools 68, 70 can be movable, or one pressing tool can be stationary and the other movable.)
Das erste Presswerkzeug 68 und das zweite Presswerkzeug 70 sind jeweils als Pressform ausgebildet mit einer ersten Aufnahme 74 (erstes Presswerkzeug 68) und einer zweiten Aufnahme 76 (zweites Presswerkzeug 70).The first pressing tool 68 and the second pressing tool 70 are each designed as a pressing mold with a first receptacle 74 (first pressing tool 68) and a second receptacle 76 (second pressing tool 70).
Die erste Aufnahme 74 und die zweite Aufnahme 76 sind jeweils an die Form der Außenseiten 28 der Außenformsegmente 24 angepasst, so dass über eine Pressung in der Richtung 72 eine Bewegung aller Außenformsegmente 24 längs ihrer jeweiligen Bewegungsachse 30 erreicht wird.The first receptacle 74 and the second receptacle 76 are each adapted to the shape of the outer sides 28 of the outer mold segments 24, so that a movement of all outer mold segments 24 along their respective movement axis 30 is achieved by pressing in the direction 72.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind sechs Außenformsegmente 24 vorgesehen.In one embodiment, six outer mold segments 24 are provided.
Die Außenseiten 28 bilden zumindest näherungsweise ein Sechseck.The outer sides 28 form at least approximately a hexagon.
Die erste Aufnahme 74 und die zweite Aufnahme 76 sind an die Sechseckform angepasst.The first receptacle 74 and the second receptacle 76 are adapted to the hexagonal shape.
Das erste Presswerkzeug 68 und das zweite Presswerkzeug 70 wirken dabei so auf die Außenformsegmente 24, dass diese gewissermaßen synchronisiert mit ihrer Bewegungsachse 30 in Richtung des Zentrums 72 der Fasereinrichtung 20 zugestellt werden und dort eine Verdichtung durchführen.The first pressing tool 68 and the second pressing tool 70 act on the outer mold segments 24 in such a way that they are fed in a synchronized manner with their movement axis 30 in the direction of the center 72 of the fiber device 20 and carry out a compaction there.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass sich ein Außenformsegment 24 über die Längsachse 16 der Aufnahme 18 erstreckt (vgl.
Es ist grundsätzlich auch möglich, dass Außenformsegmente 24 bezogen auf die Längsachse 16 geteilt sind, so dass insbesondere eine Mehrzahl von Außenformsegment-Scheiben, wie in
Es ist bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass zwischen der Fasereinrichtung 20 und der Innenseite 26 der Außenformsegmente 24 und dabei in der Aufnahme 18 mindestens eine Folie 80 positioniert ist. Die Folie 80 ist ein Hilfsmittel bei der Herstellung des Längsobjekts oder des Vorkörpers für das Längsobjekt und verbleibt in der Regel nicht an dem Längsobjekt.In one embodiment, at least one film 80 is positioned between the fiber device 20 and the inner side 26 of the outer mold segments 24, and thereby in the receptacle 18. The film 80 is an aid in the production of the longitudinal object or the preform for the longitudinal object and generally does not remain on the longitudinal object.
Die Folie 80 ist insbesondere eine Metallfolie und vorzugsweise eine Stahlfolie. Bei einem Ausführungsbeispiel weist sie eine Dicke von 0,2 mm auf. Insbesondere liegt die Dicke im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,3 mm.The foil 80 is, in particular, a metal foil, and preferably a steel foil. In one embodiment, it has a thickness of 0.2 mm. In particular, the thickness is in the range between 0.1 mm and 0.3 mm.
Die Folie 80 umgibt die Fasereinrichtung 20 dabei. Sie deckt Übergänge zwischen benachbarten Außenformsegmenten 24 an den Innenseiten 26 ab.The film 80 surrounds the fiber device 20. It covers transitions between adjacent outer mold segments 24 on the inner sides 26.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Folienlagen vorgesehen (
Die Fasereinrichtung 20 in der Aufnahme 18 ist eine Faser-Preform. Die Folie 80 liegt zwischen der Faser-Preform und den Außenformsegmenten 24 (in der Aufnahme 18). Sie verhindert insbesondere zusätzlich zu der Wirkung der Verzahnung 50 das Verschieben von Fasern in den Zwischenbereich zwischen benachbarten Außenformsegmenten 34, 38.The fiber device 20 in the receptacle 18 is a fiber preform. The film 80 lies between the fiber preform and the outer mold segments 24 (in the receptacle 18). In addition to the effect of the toothing 50, it prevents the fibers from shifting into the intermediate area between adjacent outer mold segments 34, 38.
Die Verzahnung 50 stützt ferner die Folie 80 zusätzlich. Dadurch wird ein Einquetschen der Folie 80 und damit auch von Fasern an der Trennfläche 54 zwischen benachbarten Außenformsegmenten 34, 38 effektiv verhindert.The toothing 50 further supports the film 80. This effectively prevents the film 80, and thus also the fibers, from being crushed at the separating surface 54 between adjacent outer mold segments 34, 38.
Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert wie folgt:
- In die Aufnahme 18 wird die Fasereinrichtung 20 eingebracht, d. h. es wird eine Faser-Preform hergestellt.
- The fiber device 20 is inserted into the receptacle 18, ie a fiber preform is produced.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel (
Die Folie 80 (oder die Folienlagen) wird über die Fasereinrichtung 20 positioniert.The film 80 (or the film layers) is positioned over the fiber device 20.
Es werden dann die Außenformsegmente 24 aufgesetzt, wobei diese über die welligen Verzahnungen 50 ineinandergreifen (und dadurch auch miteinander verbunden sind).The outer mold segments 24 are then placed on top, whereby they mesh with each other via the wavy teeth 50 (and are thus also connected to each other).
An der Presseinrichtung 66 erfolgt die Ausübung einer Presskraft in der Richtung 72. Insbesondere ist dabei eine zusätzliche Wärmeeinbringung an der Presswerkzeugvorrichtung 10 und insbesondere über die Außenformsegmente 24 für die Fasereinrichtung 20 vorgesehen.A pressing force is exerted on the pressing device 66 in the direction 72. In particular, an additional heat input is provided on the pressing tool device 10 and in particular via the outer mold segments 24 for the fiber device 20.
Durch die relative Bewegung der Presswerkzeuge 68, 70 in der Richtung 72 erfolgt eine Zustellung der Außenformwerkzeuge 74 in ihrer jeweiligen Bewegungsachse 30 auf das Zentrum 32 hin.Due to the relative movement of the pressing tools 68, 70 in the direction 72, the outer forming tools 74 are advanced in their respective movement axes 30 towards the center 32.
In
In
Bei dem Stadium gemäß
In
In der Presswerkzeugvorrichtung erfolgt eine Aushärtung des Kohlenstoff-Precursors. Dieser ist dabei bereits vor Durchführung des Pressvorgangs in der Fasereinrichtung 20 enthalten, wobei dann die Fasereinrichtung 20 insbesondere ein Prepreg-Material ist.The carbon precursor is cured in the pressing tool device. This precursor is already contained in the fiber device 20 before the pressing process is carried out, with the fiber device 20 then being, in particular, a prepreg material.
Alternativ ist es möglich, dass nach Beendigung des Pressvorgangs innerhalb der Presswerkzeugvorrichtung eine Harzinfiltration mit anschließender Harzaushärtung in der verpressten Fasereinrichtung 20 erfolgt.Alternatively, it is possible that after completion of the pressing process within the pressing tool device, resin infiltration with subsequent resin curing takes place in the pressed fiber device 20.
Die entsprechende Kontur der Innenseite 26 ist angepasst an die Außenkontur des herzustellenden Längsobjekts bzw. des Vorprodukts dafür.The corresponding contour of the inner side 26 is adapted to the outer contour of the longitudinal object to be produced or the pre-product therefor.
In der Endstellung gemäß
Die Außenformsegmente 24 sind an ihren Innenseiten 26 so ausgebildet, dass in der Endstellung der Presswerkzeuge 68, 70 die Endstellung der Außenformsegmente 24 erreicht ist, und dabei an der Fasereinrichtung 20 als Faser-Preform die entsprechende Kontur hergestellt wird.The outer mold segments 24 are formed on their inner sides 26 in such a way that in the final position of the pressing tools 68, 70 the final position of the outer mold segments 24 is reached, and the corresponding contour is produced on the fiber device 20 as a fiber preform.
Durch die erfindungsgemäße Presswerkzeugvorrichtung 10 und durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich Längsobjekte mit präzisem Außendurchmesser (und bei der Verwendung eines Kerns mit präzisem Innendurchmesser) und mit präziser Wandstärke wie beispielsweise Rohre herstellen und dies bei einem gleichmäßigen Faservolumengehalt.By means of the pressing tool device 10 according to the invention and by means of the method according to the invention, longitudinal objects with a precise outer diameter (and when using a core with a precise inner diameter) and with a precise wall thickness, such as pipes, can be produced and this with a uniform fiber volume content.
Die Herstellung des Längsobjekts oder des Vorprodukts für das Längsobjekt lässt sich mit definiertem Faserverlauf herstellen; das Verrutschen von Fasern an der Trennfläche 54 lässt sich weitgehend vermeiden und auch die Faltenbildung an der Trennfläche 54 von Fasern lässt sich weitgehend verhindern.The production of the longitudinal object or the pre-product for the longitudinal object can be produced with a defined fiber orientation; the slipping of fibers at the separation surface 54 can be largely avoided and the formation of wrinkles at the separation surface 54 of fibers can also be largely prevented.
Es lassen sich dabei insbesondere Längsobjekte herstellen, welche delaminationsfrei sind.In particular, longitudinal objects can be produced which are delamination-free.
Durch die Verwendung von Kurzfasern und/oder Fasergestricken lassen sich insbesondere 3D-faserverstärkte Längsobjekte herstellen. Es lässt sich beispielsweise anschließend eine delaminationsfreie Pyrolyse durchführen. Die Delamination von Gestrick- oder Gewebelagen aufgrund Matrixschrumpfens während der Pyrolyse lässt sich weitgehend verhindern.The use of short fibers and/or knitted fibers allows the production of 3D fiber-reinforced longitudinal objects. For example, delamination-free pyrolysis can be performed afterward. Delamination of knitted or woven fabric layers due to matrix shrinkage during pyrolysis can be largely prevented.
Grundsätzlich ist bei Fasergestricken der Faservolumengehalt in der trockenen Preform relativ gering. Durch eine starke Verdichtung durch die Presswerkzeugvorrichtung 10 lässt sich ein hoher Faservolumengehalt erreichen. Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich eben eine starke Verdichtung mittels der Außenformsegmente 24 erreichen.In general, the fiber volume content of fiber-knitted fabrics in the dry preform is relatively low. A high fiber volume content can be achieved through strong compression by the pressing tool device 10. The solution according to the invention allows for strong compression by means of the outer mold segments 24.
Durch die 3D-Anordnung der Fasern in einem Fasergestrick lassen sich beispielsweise Gewinde mit hoher Tragfähigkeit herstellen.The 3D arrangement of the fibers in a fiber knit allows, for example, threads with a high load-bearing capacity to be produced.
In
Dieses Rohr wurde mit einem Kohlenstofffaser-Gestrick hergestellt und ist direkt das Ergebnis des Pressens mit der Presswerkzeugvorrichtung 10.This tube was manufactured with a carbon fiber knit and is the direct result of pressing with the pressing tool device 10.
In
Das Rohr gemäß
Durch die erfindungsgemäße Presswerkzeugvorrichtung 10 bzw. das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich beispielsweise ausdehnungsarme Gehäuse für Retroflektoren herstellen. Es lassen sich Chargiergestelle aus C/C und C/C-SiC herstellen. Es lassen sich beispielsweise Wärmeübertragungsrohre aus C/C-SiC oder SiC/SiC herstellen.Using the press tool device 10 according to the invention and the method according to the invention, for example, low-expansion housings for retroreflectors can be produced. Charging racks made of C/C and C/C-SiC can be produced. Heat transfer tubes, for example, can be produced from C/C-SiC or SiC/SiC.
Es lassen sich beispielsweise Lagerhülsen für Gleit- oder Kugellager in Hochtemperaturanwendungen oder in korrosiven Umgebungen herstellen.For example, bearing sleeves for plain or ball bearings can be manufactured in high-temperature applications or in corrosive environments.
Es lassen sich beispielsweise Brennkammern für Raketenantriebe herstellen.For example, combustion chambers for rocket engines can be manufactured.
Oben wurde die Herstellung von Rohren oder Hohlkörpern mit kreisrundem Querschnitt beschrieben. Grundsätzlich lassen sich auch Stäbe herstellen.The production of tubes or hollow bodies with a circular cross-section was described above. In principle, rods can also be produced.
Es lassen sich ferner auch Längsobjekte 82 (
Es sind dazu Außenformsegmente 84 vorgesehen, welche angepasst sind an die Form des Längsobjekts 82 und beispielsweise als „Eckstücke“ ausgebildet sind.For this purpose, outer shape segments 84 are provided, which are adapted to the shape of the longitudinal object 82 and are designed, for example, as “corner pieces”.
Benachbarte Außenformsegmente 84 sind durch eine Verzahnung ähnlich wie oben beschrieben miteinander verbunden.Adjacent outer mold segments 84 are connected to one another by a toothing similar to that described above.
Die jeweiligen Außenformsegmente 84 weisen jeweilige Bewegungsachsen 88 auf, welche sich in einem Zentrum 90 treffen.The respective outer mold segments 84 have respective movement axes 88 which meet at a center 90.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Ansonsten ist die Funktionsweise wie oben beschrieben.Otherwise, the functionality is as described above.
Oben wurde ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die Außenformsegmente 24 zwei Nachbarn haben, wobei sie mit jedem Nachbarn über eine Verzahnung gekoppelt sind, um an der Mantelfläche der Innenseite den entsprechenden mäanderförmigen Grenzlinienverlauf zu erhalten.An embodiment was described above in which the outer shape segments 24 have two neighbors, wherein they are coupled to each neighbor via a toothing in order to obtain the corresponding meandering boundary line course on the lateral surface of the inner side.
Insbesondere sind dabei mindestens drei Außenformsegmente 24 vorgesehen.In particular, at least three outer mold segments 24 are provided.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (
Die erste Bewegungsachse 96 und die zweite Bewegungsachse 98 sind koaxial zueinander mit entgegengesetzter Richtung.The first movement axis 96 and the second movement axis 98 are coaxial to each other with opposite directions.
Grundsätzlich ist es dabei möglich, dass eines der Außenformsegmente 92, 94 feststeht und in der ersten Bewegungsachse 96 und der zweiten Bewegungsachse 98 eine Relativbewegung des ersten Außenformsegments 92 und des zweiten Außenformsegments 94 zueinander erfolgt.In principle, it is possible for one of the outer mold segments 92, 94 to be stationary and for the first outer mold segment 92 and the second outer mold segment 94 to move relative to one another in the first movement axis 96 and the second movement axis 98.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass jedes Außenformsegment 92, 94 längs seiner Bewegungsachse 96, 98 bei einem Pressvorgang bewegt wird.In principle, it is also possible for each outer mold segment 92, 94 to be moved along its movement axis 96, 98 during a pressing process.
Es ist eine erste Verzahnung 100 und eine zweite Verzahnung 102 vorgesehen, über welche das erste Außenformsegment 92 und das zweite Außenformsegment 94 miteinander verzahnt (und dadurch auch miteinander verbunden) sind und dadurch auch miteinander gekoppelt sind.A first toothing 100 and a second toothing 102 are provided, via which the first outer mold segment 92 and the second outer mold segment 94 are toothed together (and thereby also connected to each other) and thereby also coupled to each other.
Bei einem Pressvorgang durch Zustellung längs der ersten Bewegungsachse 96 und/oder der zweiten Bewegungsachse 98, wobei in einer Aufnahme 104 eine entsprechende Fasereinrichtung 106 positioniert ist, erfolgt eine entsprechende Verdichtung der Fasereinrichtung 106 (
Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass wenn beispielsweise ein Objekt 108 (
Wie aus den
Ansonsten funktioniert die Presswerkzeugvorrichtung mit den Außenformsegmenten 92, 94 wie oben beschrieben.Otherwise, the press tool device with the outer mold segments 92, 94 functions as described above.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (
Durch entsprechende Ausbildung der Scheiben 114 ist eine Verzahnung 118 hergestellt. Ein solches Außenformsegment 112 mit den Scheiben 114 lässt sich insbesondere auf einfache Weise herstellen, da beispielsweise jede Scheibe 114 durch Wasserstrahlschneiden hergestellt werden kann und für die Ausnehmungen der Verzahnung 118 beispielsweise kein Fräsvorgang notwendig ist.By appropriately shaping the discs 114, a toothing 118 is produced. Such an outer mold segment 112 with the discs 114 can be manufactured in a particularly simple manner, since, for example, each disc 114 can be manufactured by waterjet cutting, and no milling process is necessary for the recesses of the toothing 118.
Um ein leichtes Verschieben der Außenformsegmente 112 bei dem Ineinandergreifen von benachbarten Außenformsegmenten 112 aufgrund der Verzahnung 118 zu ermöglichen, kann die Wandstärke von Zahnabschnitten beispielsweise durch Schleifen verringert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Breiten von Ausnehmungen der Verzahnung 118 zu erhöhen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass Folien oder dergleichen zwischen benachbarten Scheiben 114 eingelegt werden.To enable easy movement of the outer mold segments 112 when adjacent outer mold segments 112 mesh due to the toothing 118, the wall thickness of toothed sections can be reduced, for example, by grinding. Alternatively or additionally, it is possible to increase the widths of the recesses of the toothing 118. This can be achieved, for example, by inserting foils or the like between adjacent discs 114.
Ansonsten funktioniert die Presswerkzeugvorrichtung mit den Außenformsegmenten 112 wie oben beschrieben.Otherwise, the press tool device with the outer mold segments 112 functions as described above.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- PresswerkzeugvorrichtungPress tool device
- 1212
- erste Hülsefirst sleeve
- 1414
- zweite Hülsesecond sleeve
- 1616
- LängsachseLongitudinal axis
- 1818
- AufnahmeRecording
- 2020
- FasereinrichtungFiber facility
- 2222
- Kerncore
- 2424
- AußenformsegmentOuter mold segment
- 2626
- Innenseiteinside
- 2828
- Außenseiteoutside
- 3030
- Bewegungsachseaxis of movement
- 3232
- Zentrumcenter
- 3434
- erstes Außenformsegmentfirst outer mold segment
- 3636
- Wandungwall
- 3838
- zweites Außenformsegmentsecond outer mold segment
- 4040
- erste Ausnehmungenfirst recesses
- 4242
- erster Zahnfirst tooth
- 4444
- Wandungwall
- 4646
- zweite Ausnehmungensecond recesses
- 4848
- zweite Zähnesecond teeth
- 5050
- VerzahnungGearing
- 5252
- Umfangsrichtungcircumferential direction
- 5454
- TrennflächeSeparation surface
- 5656
- Grenzlinieborder line
- 5858
- FührungseinrichtungGuide device
- 6060
- PaarCouple
- 62a, 62b62a, 62b
- PassstifteDowel pins
- 6464
- ZustelleinrichtungDelivery device
- 6666
- PresseinrichtungPressing device
- 6868
- erstes Presswerkzeugfirst pressing tool
- 7070
- zweites Presswerkzeugsecond pressing tool
- 7272
- RichtungDirection
- 7474
- erste Aufnahmefirst recording
- 7676
- zweite Aufnahmesecond recording
- 8080
- Foliefilm
- 8181
- Randedge
- 8282
- LängsobjektLongitudinal object
- 8484
- AußenformsegmentOuter mold segment
- 8686
- VerzahnungGearing
- 8888
- Bewegungsachseaxis of movement
- 9090
- Zentrumcenter
- 9292
- erstes Außenformsegmentfirst outer mold segment
- 9494
- zweites Außenformsegmentsecond outer mold segment
- 9696
- erste Bewegungsachsefirst axis of movement
- 9898
- zweite Bewegungsachsesecond axis of movement
- 100100
- erste Verzahnungfirst gearing
- 102102
- zweite Verzahnungsecond gearing
- 104104
- AufnahmeRecording
- 106106
- FasereinrichtungFiber facility
- 108108
- Objektobject
- 110a, 110b110a, 110b
- TeilbereichSub-area
- 112112
- AußenformsegmentOuter mold segment
- 114114
- Scheibedisc
- 116116
- StangeneinrichtungRod device
- 118118
- VerzahnungGearing
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DD 51 423 A [0003]DD 51 423 A [0003]
- EP 0 415 207 B1 [0004]EP 0 415 207 B1 [0004]
- DE 10 2012 106 117 A1 [0005]DE 10 2012 106 117 A1 [0005]
- CN 207806629 U [0006]CN 207806629 U [0006]
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024110008.7A DE102024110008A1 (en) | 2024-04-10 | 2024-04-10 | Press tool device for producing a longitudinal component from a fiber composite material and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102024110008.7A DE102024110008A1 (en) | 2024-04-10 | 2024-04-10 | Press tool device for producing a longitudinal component from a fiber composite material and method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102024110008A1 true DE102024110008A1 (en) | 2025-10-16 |
Family
ID=97174530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102024110008.7A Pending DE102024110008A1 (en) | 2024-04-10 | 2024-04-10 | Press tool device for producing a longitudinal component from a fiber composite material and method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102024110008A1 (en) |
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-
2024
- 2024-04-10 DE DE102024110008.7A patent/DE102024110008A1/en active Pending
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