用于根据rtm法制造构件的方法和工具系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及用于根据RTM法制造构件的方法和工具系统。
【背景技术】
[0002]通过树脂传递模塑(RTM)法能够制造出复杂地成形的纤维复合材料部件。在这里存在两种方法方案。在第一种变型方案中，将热固性的基质材料快速地施布到位于打开的工具模具中的纤维预成形件的表面上并随后闭合工具模具并且纤维预成形件基于由液压机的闭合力所产生的工具内部压力同时被压缩和加固。在第二种变型方案中，热固性的基质材料以极高的注射压力引入闭合的、在其中存在有纤维预成形件的工具模具中。高的注射压力导致在确保纤维强化结构完全浸渍的情况下在时间上缩短加固过程。
[0003]针对两种上述的方法方案通常使用层压压合机。压合机由压合机下部和压合机上部构成，它们在闭合的状态下形成用于构件的压力密封的处理室。挤压机下部和/或挤压机上部相对于相应另外的挤压机部件是可轴向运动的，以便打开和闭合层压压合机。此外还可以整合有用于抽真空和/或用于加载压力的元件。
[0004]DE 10 2005 008 479 B4的主题是一种工具系统，其中，工具部件具有盆状的框架结构，用于制造构件的原材料引入到框架结构中。盖子安置到盆内，从而使得用于制造构件的原材料被封闭在盆和盖子之间，并且利用密封件将这两个部件相互密封。在这里，盖子通过沉边安置到盆中。不利的是，利用该文献中介绍的工具不能制造出侧切的轮廓，这是因为工具的脱模总是必须相对于密封面轴向地进行。
【发明内容】
[0005]本发明的任务在于克服现有技术的缺点，并且提供一种工具系统和一种方法，其允许简单且低成本地制造复杂的、尤其是具有侧切的轮廓的纤维复合材料部件。同样地，方法和设备应该适合于批量制造。
[0006]根据本发明的任务通过独立权利要求以及权利要求9和10的特征解决。本发明的优选的改进方案在相关的从属权利要求中示出。
[0007]根据本发明的工具系统具有成形工具和包覆工具。多件式的成形工具在闭合状态下包围待制造的构件的空腔。成形工具的部件的数量在这里与待制造的构件的复杂性有关，尤其是与侧切部的数量有关。
[0008]成形工具在闭合状态下的外部轮廓如下地构造，S卩，使得成形工具能够放入包覆工具的空腔中。包覆工具的空腔尽可能相应于成形工具的外部形状。在任何情况下，包覆工具的空腔必须大于成形工具在闭合状态下的外部形状，这是因为否则该外部形状将不再能够放入包覆工具中。而包覆工具的空腔比成形工具的外部形状大很多也是不利的，这是因为所有的中间空间以待引入的热固性的基质材料填充并因此意味着材料损耗。
[0009]成形工具也可以通过包覆工具完全闭合。为此，闭合的、具有部分仍旧敞开的空腔的成形工具引入相应地构造的包覆工具中，从而使得用于工件的空腔随后由成形工具和包覆工具限界。在此有利的是，用于将成形工具和包覆工具引导到一起的脱模方向相应于包覆工具的脱模方向。
[0010]替选地，成形工具的一个部件也可以位于包覆工具内，而成形工具的其他部件闭合地且包围工件空腔地引入包覆工具内。因此，成形工具只有伴随着引入包覆工具内才闭入口 ο
[0011]工具的具体构造与待制造的工件的形状有关，从而在本发明的说明书的范围内能够不提供通常优选的形状。
[0012]例如对于旋转对称的工具来说证实有利的是，通过成形工具的四个元件来表示周边。有利地，纤维预成形件因此在闭合工具时不被卡夹或推移。
[0013]包覆工具多件式地构建，然而特别优选地两件式地构建，这是因为待密封的缝隙的数量因此是最少的。这些部件在闭合状态下形成密封地封闭的处理室。有利地，具有随着待复制的空腔的复杂程度提升的部件数量的成形工具不必被密封。当然，成形工具的缝隙尺寸在闭合状态下应该是很小的，以便确保待制造的构件的高品质。然而，在根据本发明的设备中，压力密封的、用于构建用以加固的压力的处理室由包覆工具形成。因此，成形工具的所有缝隙在加固期间以基质材料填充。由于缝隙尺寸优选很小，所以基质材料在成形工具脱模时有利地从构件上剥离。
[0014]在此，在成形工具的单个部件的表面上部分或者全面地、间隔开地布置有间距保持件。通过间距保持件显著简化在使用后对成形工具的清洁。通过间距保持件来调节基质材料的能良好地取出的或良好地待清洗的厚度。因此，与略微厚一些的、能够简单地取下的层相比，从成形工具上清洁非常薄的基质材料层是非常耗费的。此外有利的是，通过用于产生成形工具的闭合力的倾斜面上的间距保持件来减少摩擦，由此需要较小的闭合力。
[0015]特别有利的是，包覆工具的空腔和成形工具的外部形状相互协调，从而包覆工具在闭合状态下使成形工具在其空腔中保持闭合。
[0016]特别优选地，包覆工具在闭合状态下向成形工具施加闭合力。为此，在成形工具外部且相对应地在包覆工具中之内布置有倾斜面，通过倾斜面将包覆工具的闭合力转化为用于成形工具的闭合力。
[0017]用于包覆工具的闭合力能够经由上挤压台和/或下挤压台导入。
[0018]特别有利的是，成形工具的相邻的部件通过形状锁合如下地连接，S卩，使得仅可能还朝成形工具的闭合方向运动。因此有利的是，可以特别有效地同时利用包覆工具的闭合力来闭合成形工具，这是因为通过倾斜面导入的力仅能导致朝成形工具的闭合方向的运动。
[0019]此外优选的是，成形工具在闭合状态下仅在直接靠近空腔处具有优选小于1mm的尽可能小的缝隙尺寸，特别优选地在0.05mm到0.2mm之间。所有其他的缝隙都实施得更宽，优选大于0.2mm，特别优选地在0.2mm到3mm之间。因此有利的是，在用于清洁工具的耗费同时很小的情况下实现待制造的工件的尚品质。
[0020]原则上，在同时期望的很小的材料损耗的情况下，用于简单清洁的最佳的缝隙尺寸依赖于所使用的基质材料地变化。间距保持件优选构造成或凸点。优选地，间距保持件具有0.5mm到3mm的高度，特别优选地为1mm。
[0021]此外优选地，间距保持件具有与成形工具或包覆工具的相邻部分的线形或点形的，也就是尽可能小的接触面。特别有利地，贴靠面是弯曲的，优选地具有1mm到100mm的半径。因此有利地实现在工具处于闭合状态时，间距保持件与相邻构件的触碰点上的赫兹应力，由此能够简单地、无残留地取出多余的基质材料。间距保持件的横截面形状因此优选地是具有凸状地隆起的尖部的圆形或者正弦形或抛物线形。
[0022]此外优选地，在两个包覆工具部件的接触面内并且在上包覆工具和成形工具的上部件之间分别布置有密封件，从而使得两个包覆工具部件在闭合状态下形成压力密封的处理室。
[0023]此外优选地，工具系统装配有用于输送基质材料的混合头，基质材料的输送管路侧向地从其中一个包覆工具部件导出。
[0024]在一种特别优选的实施方案中，成形工具的外表面具有用于与承载元件连接的止挡面，承载元件优选以磁的方式紧固。用于形状锁合连接的元件在使用基质材料以后被不利地包围，并且必须耗费地被清洁。在此，使用以磁的方式紧固是有利的。作为替选也可以通过吸盘实现紧固。
[0025]此外，本发明的主题是一种借助所描述的工具系统对纤维复合构件进行加固的方法。
[0026]在第一方法步骤a)中，将纤维预成形件引入打开的成形工具的空腔中并将其闭合。替选地，可以在制造纤维预成形件时就已经使用成形工具的元件。在这个方法步骤之后，纤维预成形件在成形工具的空腔中并由该空腔包围。成形工具不必完全包围用于工件的空腔，正如之前在工具系统中所阐述的那样，这也可以通过随后传输到包覆工具中或在随后传输到包覆工具中的情况下实现。因此，成形工具也可以通过包覆工具的区域或者也可以通过成形工具的位于包覆工具内的部件完全闭合。
[0027]在方法的一种优选设计方案中，在使用前尤其是将防粘剂引入到成形工具的空腔内。这使得加固后的构件能够更容易地脱模。为了能够更容易地清洁基质材料，也有意义的是，将防粘剂涂覆到成形工具的其他表面上和/或包覆工具的空腔内。特氟龙例如适用作防粘剂。
[0028]然后，在第二方法步骤b)中，成形工具优选地借助升降装置置入到包覆工具的下半部中。优选地，为此在成形工具上设置有止挡机构，特别优选地通过磁力或吸盘来实现止挡机构和升降装置之间的连接。
[0029]现在，成形工具中的工件的空腔完全闭合。
[0030]随后，放置包覆工具的上半部并闭合包覆工具。优选通过压合机向包覆工具施加闭合力。
[0031]现在，在第三方法步骤c)中，将基质材料引入包覆工具的压力密封的空腔中并且/或者直接引入成形工具的空腔中。通过施加压力和选择温度使成形工具的空腔内的构件加固。在加固时待实际应用的压力和温度参数与所使用的材料有关，并且通过所使用的材料所公知。优选地经由一个或者多个注入口来实现基质材料的注入，注入口优选点形、线形或者通道形地布置在成形工具中。
[0032]在加固之后，在方法步骤d)中打开包覆工具。随后，优选又借助升降装置从包覆工具的下半部取走成形工具。
[0033]现在，可以在最后的方法步骤e)中打开成形工具并取出制成的构件。
[0034]在包覆工具和成形工具之间的中间空间中硬化的基质材料作为基质材料主体保留，直至在成形工具上脱模。在为了使构件脱模而打开成形工具的情况下，基质材料主体优选地在通过间距保持件形成的预定断开部位的区域中被部分地损毁并因此能够容易地去除。因此支持构件的脱模并减少用于清洁工具的耗费。
[0035]在清洁工具之后可以将新的纤维预成形件引入成形工具中并重复该方法。
[0036]在该方法的一种优选的设计方案中，在执行步骤c)之前将空腔抽真空，也就是抽走其中的空气。因此有利地可以加速加固过程，并且可以省去包覆工具上的排气阀。
【附图说明】
[0037]下面借助实施例阐述本发明。图中示意性地示出:
[0038]图1:待制造的工件，
[0039]图2:多件式的成形工具的分解图，
[0040]图3:带有放入的工件的脱模的、多件式的成形工具的剖面图，
[0041 ]图4:成形工具的细节图，
[0042]图5:闭合的成形工具的等距视图，
[0043]图6:将多件式的成形工具安置到下包覆工具中，
[0044]图7:闭合的包覆工具，
[0045]图8:穿过闭合的工具系统的中间平面的剖面图，工具系统带有下挤压台和上挤压台，以及
[0046]图9