DE19803965B4

DE19803965B4 - Process for the production of hollow bodies of thermoplastics with long and / or continuous fiber reinforcement

Info

Publication number: DE19803965B4
Application number: DE19803965A
Authority: DE
Inventors: Christian Pohl; Gerry Ruddington Boyce
Original assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2018-02-03
Also published as: DE19803965A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen mit Lang- und/oder Endlosfaserverstärkung, dadurch gekennzeichnet, dass ebene Halbzeuge mit einer inneren ebenfalls ebenen Polymerblase und zwei äußeren Diaphragmen versehen in einer separaten Heizstation aufgeschmolzen und durch Beaufschlagung der Polymerblase mit Innendruck zu einem komplexen Hohlkörper in einer weiteren separaten Umformstation ausgeformt werden.Process for the production of hollow bodies of thermoplastic materials with long and / or continuous fiber reinforcement, characterized in that flat semi-finished with an inner also flat polymer bubble and two outer diaphragms provided melted in a separate heating station and by pressurizing the polymer bladder with internal pressure to form a complex hollow body be formed a further separate forming station.

Description

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das Verfahren kann überall dort angewendet werden, wo faserverstärkte Hohlkörper mit unterschiedlicher Wanddicke und definierter Außenfläche benötigt werden. Diese Bauteile werden im Folgenden unter dem Begriff komplexe Bauteile zusammengefasst, da deren Geometrie beispielsweise Hinterschnitte und Dickensprünge aufweisen sowie auch unsymmetrisch sein kann.The The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1. The procedure can be anywhere be applied where fiber reinforced hollow body with different wall thickness and defined outer surface are needed. These components are referred to below as complex components summarized, since their geometry, for example, undercuts and Dickensprünge as well as be asymmetrical.

Stand der TechnikState of the art

Hohlkörper werden derzeit bereits durch die unterschiedlichsten Verfahren hergestellt. Unterschieden werden können die unterschiedlichen Anwendungen vor allem durch den Volumengehalt und die Länge der Fasern, die den Kunststoff verstärken.Be hollow body currently already produced by a variety of methods. Can be differentiated the different applications mainly by the volume content and the length the fibers that reinforce the plastic.

Aus dem Bereich der unverstärkten Hohlkörper ist das Verfahren des Extrusionsblasformens am weitesten verbreitet. Hierbei wird die Kunststoffschmelze kontinuierlich zu einem Vorformling extrudiert und anschließend zyklisch mittels Blasluft in ein mehrteiliges Werkzeug geblasen. Dabei können thermoplastische Bauteile mit guter Oberflächenqualität und hoher Maßhaltigkeit der äußeren Oberfläche erzeugt werden. Die Wanddicke stellt sich vornehmlich durch das Verstrecken des Vorformlings ein, kann jedoch durch eine geeignete Steuerung des Extruders und Gestaltung der Extrusionsdüse beeinflusst werden. Eine lokale Wanddickenerhöhung zur Krafteinleitung o. a. ist derzeit jedoch noch nicht möglich.Out the area of unreinforced hollow body For example, the extrusion blow molding method is the most widely used. In this case, the plastic melt continuously becomes a preform extruded and then cyclically blown by blowing air into a multi-part tool. It can thermoplastic components with good surface quality and high dimensional stability the outer surface generated become. The wall thickness is mainly due to the stretching of the preform but may be controlled by appropriate control of the extruder and design of the extrusion die. A local wall thickness increase for force introduction o. a. is currently not possible.

Hohlkörper mit Kurz- und Langfaserverstärkung und ebenfalls guter äußerer Oberfläche können durch das Schleuderverfahren hergestellt werden. Dieses, insbesondere im Anlagenbau etablierte Verfahren ist sowohl mit duroplastischen als auch mit thermoplastischen Kunststoffen möglich und führt ebenfalls zu komplexen Bauteilen mit guter Außenoberfläche. Eine gezielte Faserorientierung zur lastorientierten Verstärkung des Hohlkörpers ist aufgrund der Verfahrensführung und der Faserlänge jedoch nicht möglich.Hollow body with Short and long fiber reinforcement and also good outer surface can through the spin method can be produced. This, in particular In plant engineering established procedure is both with duroplastic as well as with thermoplastics and also leads to complex Components with good outer surface. A targeted fiber orientation for load - oriented reinforcement of the hollow body is due to the procedure and the fiber length but not possible.

Um hochbelastete Hohlkörper gezielt lastgerecht verstärken zu können, sind Verfahren nötig, die eine Endlosfaserverstärkung der Bauteile ermöglichen. Hierzu wird am häufigsten das Wickelverfahren mit Rovings, Bändern oder Gelegen eingesetzt. Hierbei werden getränkte Fasern abgezogen und auf einem rotierenden Kern abgelegt. Vorteil dieses Verfahrens ist die Automatisierbarkeit und die gezielte Faserablage. Bei komplexeren Strukturen erweist sich jedoch die Entformung des Kerns als sehr aufwendig. Während in diesem Verfahren sowohl thermoplastische als auch duroplastische Kunststoffe verarbeitet werden können, erweist sich die Ablage auf einem Kern als nachteilig für die Qualität der äußeren bzw. sichtbaren Oberfläche. Die Wanddicke des Bauteils kann im Voraus nicht genau bestimmt werden, wodurch meist eine Nachbearbeitung der Oberfläche notwendig wird.Around heavily loaded hollow body Strengthen targeted load-appropriate to be able to are procedures necessary the one continuous fiber reinforcement allow the components. This is the most common the winding method used with rovings, ribbons or loops. Here are soaked Stripped fibers and stored on a rotating core. advantage This process is the automation and the targeted fiber deposition. In more complex structures, however, the demolding of the Kerns as very expensive. While both thermoplastic and thermosetting in this process Plastics can be processed, proves the filing on a core as a disadvantage for the quality of the outer or visible surface. The wall thickness of the component can not be determined exactly in advance, which usually requires reworking of the surface.

Eine gezielte Faserorientierung bei gleichzeitig guter Oberflächenqualität der Außenfläche wird durch das Schlauchblasen mit thermoplastischen oder duroplastischen Prepregs möglich. Hierbei wird ein Blasschlauch mit vorimprägnierten Halbzeugen (Prepregs) belegt und in die Kavität des Werkzeugs eingelegt. Die Werkzeuge werden vorgeheizt, damit sich die Viskosität des Matrixwerkstoffes schnell reduziert. Anschließend wird der Blasschlauch mit Innendruck belastet, wodurch die Prepregs an die Innenfläche des Werkzeugs gedrückt werden. Duroplastische Halbzeuge härten nach dem Aufheizen und dem Start der Vernetzungsreaktion im Werkzeug aus, wogegen thermoplastische Matrixsysteme nach dem Aufschmelzen und Konsolidieren in demselben Werkzeug abkühlen müssen, um sich zu verfestigen. Dazu ist ein Abkühlen des gesamten Werkzeuges nötig. Dies führt zwar zu guten Oberflächenqualitäten, jedoch auch zu relativ langen Zykluszeiten, da die Werkzeuge sowohl aufgeheizt als auch anschließend wieder abgekühlt werden müssen.A targeted fiber orientation with good surface quality of the outer surface is through tube blowing with thermoplastic or thermosetting prepregs possible. Here, a blow hose with preimpregnated semi-finished products (prepregs) occupied and in the cavity of the tool. The tools are preheated to allow themselves the viscosity of the matrix material quickly reduced. Subsequently, will the bladder is loaded with internal pressure, causing the prepregs the inner surface of the tool become. Thermoset semi-finished products harden after heating and the start of the crosslinking reaction in the tool, whereas thermoplastic Matrix systems after melting and consolidating in the same tool cooling down have to, to solidify. This requires a cooling of the entire tool. This leads though to good surface qualities, however even at relatively long cycle times as the tools both heated up as well as afterwards cooled down again Need to become.

Beim kombinierten Schlauchblas-RTM Verfahren werden trockene Verstärkungshalbzeuge um einen Blasschlauch gelegt und in ein mehrteiliges Werkzeug drapiert. Anschließend wird hier jedoch nur das trockene Verstärkungshalbzeug durch die Druckbeaufschlagung des Blasschlauchs an die Werkzeugkavität angelegt. Anschließend wird der duroplastische Kunststoff mittels RTM-Verfahren injiziert und das Verstärkungsmaterial getränkt. Dadurch ist ebenfalls eine Herstellung von komplexen Bauteilen mit gerichteten, endlosen Fasern und guter Oberflächenqualität möglich. Allerdings ist aufgrund der hohen Viskosität thermoplastischer Kunststoffe dieses Verfahren derzeit auf die Verarbeitung duroplastischer Kunststoffe beschränkt.At the combined tubular RTM processes become semi-dry semi-finished dry products placed around a blow hose and draped in a multipart tool. Subsequently However, here is only the dry reinforcing semi-finished by the pressurization of the blast hose applied to the mold cavity. Subsequently, will the thermoset plastic injected by RTM method and the reinforcing material soaked. This is also a production of complex components with directed, endless fibers and good surface quality possible. However, due to the high viscosity thermoplastics this process currently on processing thermosetting plastics limited.

In EP 0 567 583 B1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Rahmens für einen Sportschläger beschrieben. Dieses Verfahren basiert auf der Verwendung geflochtener schlauchförmiger Halbzeuge mit konstantem Umfang, sodass nur einfache Hohlkörpergeometrien realisiert werden können. Des Weiteren beschreibt das Patent ein isothermes Verarbeitungsverfahren, bei dem sowohl das Aufheizen der thermoplastischen Matrix als auch die Ausformung und Abkühlung des Bauteils in derselben Werkzeugform stattfindet.In EP 0 567 583 B1 A method of manufacturing a frame for a sports racquet is described. This method is based on the use of braided tubular semi-finished products with a constant circumference, so that only simple hollow body geometries can be realized. Furthermore, the patent describes an isothermal processing method in which both the heating of the thermoplastic matrix and the shaping and cooling of the component take place in the same tool mold.

Nachteile des Standes der TechnikDisadvantages of the prior art

Keines der im Stand der Technik aufgelisteten Verfahren kann derzeit alle nachfolgend aufgelisteten Eigenschaften gleichzeitig und in einem Schritt realisieren:

• In Belastungsrichtung orientierte Faserverstärkung mit Lang- und/oder Endlosfaserverstärkung
• Gute Oberflächenqualität der Bauteile auf der Außenseite
• Herstellung von komplexen Bauteilen in einem Schritt bei kurzen Zykluszeiten
• Verwendung von thermoplastischem Matrixmaterial
• Möglichkeit, lokale Wanddickenunterschiede für Krafteinleitungsbereiche zu integrieren

None of the methods listed in the prior art can currently realize all the properties listed below simultaneously and in one step:

• Load direction oriented fiber reinforcement with long and / or continuous fiber reinforcement
• Good surface quality of the components on the outside
• Production of complex components in one step with short cycle times
• Use of thermoplastic matrix material
• Possibility to integrate local wall thickness differences for force application areas

Aufgabe und Vorteile der ErfindungPurpose and advantages of the invention

Die Erfindung dagegen beschreibt ein Verfahren, das diese Eigenschaften gleichzeitig in einem Schritt realisieren kann, und zwar durch:

• Einfaches Handling der Halbzeuge in ebenem Zustand
• Geringe Rüstzeiten, da für einen Geometriewechsel nur die Umformwerkzeuge gewechselt werden müssen. Die ebenen Heizplatten können weiterverwendet werden.
• Komplexe Hohlkörper mit unterschiedlichen Querschnittsgeometrien können gefertigt werden. Sowohl gerichtete Faserverstärkung mit langen und/oder endlosen Fasern als auch lokale Wanddickenunterschiede (bspw. für Krafteinleitungsbereiche) können eingebracht werden.
• Durch die Trennung von Heiz- und Umform-/Kühlstation können diese auf ihren Temperaturniveaus gehalten werden, während nur das Halbzeug aufgeheizt und abgekühlt wird. Lange Aufheiz- und Abkühlzeiten der massiven Werkzeuge bei jedem Zyklus werden dadurch vermieden. Schnelle Erwärmung des Halbzeugs durch z. B. Kontakt zum Heizwerkzeug wird ermöglicht.
• Möglichkeit zur vollständigen Imprägnierung des Halbzeugs in der Aufheizphase. Als vollständige Imprägnierung wird hier die restlose Entfernung der Luft aus dem Laminat während der Imprägnierung bezeichnet. Die Faktoren Druck, Vakuum, Temperatur und Zeit, begünstigen die Imprägnierung und werden in der Heizstation appliziert. Der Gesamtprozess läuft unter Vakuum ab.
• Einfache Umformung zu einem komplexen Bauteil
• Schnelle Abkühlung der thermoplastischen Bauteile durch unterhalb der Erstarrungstemperatur temperierte Umformwerkzeuge und dadurch realisierbare kurze Zykluszeiten
• Erzielung hoher Oberflächenqualität auf der Außenseite der Bauteile
• Automatisierbare Fertigung

By contrast, the invention describes a method which can realize these properties simultaneously in one step by:

• Easy handling of the semi-finished products in a level condition
• Low set-up times, since only the forming tools need to be changed for a geometry change. The flat heating plates can continue to be used.
• Complex hollow bodies with different cross-sectional geometries can be manufactured. Both directional fiber reinforcement with long and / or endless fibers and local wall thickness differences (for example for force introduction areas) can be introduced.
• By separating the heating and forming / cooling station, they can be kept at their temperature levels, while only the semi-finished product is heated and cooled. Long heating and cooling times of the solid tools during each cycle are thereby avoided. Rapid heating of the semifinished product by z. B. Contact to the heating tool is possible.
• Possibility of complete impregnation of the semifinished product in the heating phase. Complete impregnation here refers to the complete removal of the air from the laminate during the impregnation. The factors pressure, vacuum, temperature and time favor the impregnation and are applied in the heating station. The whole process takes place under vacuum.
• Easy forming into a complex component
• Rapid cooling of the thermoplastic components by forming tools tempered below the solidification temperature and thus short cycle times that can be achieved
• Achieving high surface quality on the outside of the components
• Automatable production

Lösung der Aufgabesolution the task

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

A) Ein ebenes Halbzeug 1 oder ein ebener Perform 1 – z. B. Gewebe aus Mischfilamenten, die sowohl die verstärkende Faser als auch die thermoplastische Matrix in Form von Filamenten vorliegen haben – wird um eine dünne und eben ablegbare Polymerblase 2 positioniert. Bei dem oben angeführten Preform handelt es sich um ein endkonturnah konfektioniertes Halbzeug, welches sich eben ablegen lässt und beim Auseinanderfalten die Endkontur abbildet. Die Konfektionierung ist ein weiterer Verarbeitungsschritt, in welchem aus den Halbzeugen mittels unterschiedlicher Herstellungsverfahren, wie z. B. Vernähen oder Faserspritzen, die Endkonturnähe realisiert wird. Als Halbzeuge werden bspw. Rovings, Gewebe oder Gelege verstanden, welche außer dem Zuschneiden keiner weiteren Konfektionierung und keinem weiteren Verarbeitungsschritt unterliegen. Die Ausdehnung der Halbzeuge oder Preforms in zwei Raumrichtungen ist um ein Vielfaches größer als in der Dickenrichtung, daher ebenes Halbzeug oder Preform genannt. In dieser Form ist ein einfaches Lagern und Transportieren der Halbzeuge/Preforms möglich. Im Folgenden werden Halbzeuge und Preforms synonym verwendet.

The object is achieved with the features of claim 1.

A) A flat semi-finished product 1 or a flat perform 1 - z. B. fabric of mixed filaments, which have both the reinforcing fiber and the thermoplastic matrix in the form of filaments - is a thin and levelable polymer bubble 2 positioned. The above-mentioned preform is a semi-finished product that has been assembled into a near-net shape, which can be laid flat and, when unfolding, reflects the final contour. The packaging is a further processing step, in which from the semi-finished products by means of different manufacturing processes, such. B. sewing or fiber spraying, the Endkonturenähe is realized. As semi-finished products, for example, rovings, fabrics or scrims are understood, which are subject to no further processing and no further processing step except for the cutting. The expansion of the semi-finished products or preforms in two spatial directions is many times greater than in the thickness direction, therefore called flat semi-finished or preform. In this form, a simple storage and transport of semi-finished products / preforms is possible. In the following, semi-finished products and preforms are used synonymously.

Dieser Aufbau wird von zwei dehnfähigen Polymerfolien 4 (im Folgenden Diaphragmen 4 genannt) eingerahmt, deren Schmelztemperatur bzw. Degradationstemperatur über derjenigen des zu verarbeitenden Kunststoffes liegt. Durch Evakuierung des Raumes zwischen den Diaphragmen und der Polymerblase wirkt der Umgebungsdruck als Komprimierung des Aufbaus und unterstützt die Ausbildung einer ebenen Struktur. Des Weiteren wird durch den Prozessablauf unter Vakuum eine Oxidation der Schmelze und Lufteinschlüsse im Matrixsystem verringert bzw. unterbunden. Die Diaphragmen übernehmen einerseits die Aufgabe des Halbzeugtransports von der Heizstation zur Umformstation und trennen andererseits diese Stationen von der im aufgeschmolzenem Zustand klebrigen Thermoplastschmelze. Des Weiteren kann durch diesen Aufbau der komplette Verarbeitungsprozess unter Vakuum ablaufen, was oxidative Reaktionen durch den Kontakt mit der Umgebungsluft ausschließt.

B) Anschließend wird der Aufbau in ein geeignetes Heizsystem (z. B. temperierte Stahlplatten oder IR-Strahler 6) verfahren und dort in ebenem Zustand über die Schmelztemperatur des thermoplastischen Halbzeugs aufgeheizt. Bei der Verwendung berührender Heizsysteme 6 kann in dieser Phase das Faserverbundhalbzeug 1 vollständig mit Kunststoffschmelze imprägniert und konsolidiert werden. Dies wird durch das angelegte Vakuum 5a zwischen den Diaphragmen, das durch die Abdichtung 7 der Diaphragmenrahmen 3 möglich wird, unterstützt. Durch Verwendung eines Druckes während des Aufheizvorganges kann der Wärmeübergang deutlich verbessert werden und die Imprägnierung des Halbzeuges beschleunigt werden, was prinzipiell zu kurzen Aufheizzeiten führt.
C) Nach dem Aufschmelzen wird der gesamte Aufbau in das ein- oder mehrteilige Umformwerkzeug 9, 10 transferiert, das unter die Erstarrungstemperatur des Kunststoffes temperiert ist. Nach dem Verriegeln des Werkzeuges mit bekannten Mitteln, wird die Polymerblase mit Hilfe eines Druckmediums 8 (z. B. Druckluft) mit Druck beaufschlagt, wodurch sich die Polymerblase 2 entfaltet, das flache Halbzeug 1 zu einem komplexen Bauteil formt und an die Innenfläche des Werkzeuges presst. Durch den Kontakt des Aufbaus zur kalten Werkzeugwand erstarrt die thermoplastische Matrix sehr schnell, wobei die Oberfläche des Werkzeuges auf dem Bauteil abgebildet wird. Dies führt zu einer hohen Qualität der äußeren Hohlkörperoberfläche. Ein in das Werkzeug integriertes System 11, welches bspw. mechanisch realisiert sein kann, passt je nach Ausführungsform den Spalt zwischen den Werkzeughälften an. Zum einen wird so ein Nachführen des Halbzeugs 1 in die Kavität ermöglicht und zum anderen gegen Ende der Ausformung die Kavität so weit verschlossen, so dass die gewünschte Geometrie des Bauteils erzeugt wird. Das Vakuum 5b kann in dieser Phase je nach Ausführungsform nicht mehr notwendig sein. Die prinzipiell erreichbaren kurzen Abkühlzeiten können durch eine Spülkühlung der Polymerblase noch weiter reduziert werden.

This construction is made of two stretchable polymer films 4 (hereinafter diaphragms 4 framed, whose melting temperature or degradation temperature is above that of the plastic to be processed. By evacuating the space between the diaphragms and the polymer bladder, the ambient pressure acts as a compression of the structure and aids in the formation of a planar structure. Furthermore, the oxidation process of the melt and air inclusions in the matrix system is reduced or prevented by the process flow under vacuum. On the one hand, the diaphragms take on the task of transporting semifinished products from the heating station to the forming station and on the other hand separate these stations from the molten thermoplastic melt in the molten state. Furthermore, this construction allows the entire processing process to proceed under vacuum, which precludes oxidative reactions due to contact with the ambient air.

B) Subsequently, the structure is placed in a suitable heating system (eg tempered steel plates or IR emitters 6 ) and heated there in a flat state above the melting temperature of the thermoplastic semifinished product. When using contact heating systems 6 can at this stage the fiber composite semi-finished product 1 completely impregnated with plastic melt and consolidated. This is created by the vacuum 5a between the diaphragms, through the seal 7 the diaphragm frame 3 possible, supported. By using a pressure during the heating process, the heat transfer can be significantly improved and the impregnation of the semifinished product can be accelerated, which in principle leads to short heating times.
C) After melting, the entire structure is in the one- or multi-part forming tool 9 . 10 transferred, which is tempered below the solidification temperature of the plastic. After locking the tool by known means, the polymer bladder by means of a pressure medium 8th (For example, compressed air) pressurized, causing the polymer bubble 2 unfolded, the flat semi-finished product 1 forms into a complex component and presses against the inner surface of the tool. As a result of the contact of the structure with the cold tool wall, the thermoplastic matrix solidifies very quickly, with the surface of the tool being imaged on the component. This leads to a high quality of the outer hollow body surface. An integrated system in the tool 11 which, for example, can be realized mechanically, fits the gap between the tool halves depending on the embodiment. On the one hand, such a tracking of the semi-finished product 1 allows in the cavity and on the other hand at the end of the molding, the cavity so far closed, so that the desired geometry of the component is generated. The vacuum 5b may no longer be necessary in this phase depending on the embodiment. The generally achievable short cooling times can be further reduced by flushing the polymer bubble.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch das skizzierte Verfahren werden die Nachteile des Stands der Technik gelöst, die Aufgaben der Erfindung erfüllt und die Anforderungen an komplexe Bauteile befriedigt, was die Vorteile der Erfindung darstellt.By the method outlined will be the disadvantages of the prior art solved, fulfills the objects of the invention and the requirements for complex components satisfied, what are the advantages represents the invention.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten für dieses Verfahren zur Herstellung von komplexen Bauteilen unterschiedlicher Geometrien und Wanddickenverteilung.It There are a variety of uses for this Process for the preparation of complex components of different Geometries and wall thickness distribution.

Zwei vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in 1 und 2 dargestellt:Two advantageous embodiments of the invention are in 1 and 2 shown:

1.: In diesem Beispiel wird ein endkonturnahes Halbzeug/Preform 1 verwendet, welches eben abgelegt wird. In dem Preform wird eine Polymerblase 2 positioniert. Die Aufheizung 13 des eben abgelegten Preforms 1 findet zwischen zwei dehnfähigen Polymerfolien (Diaphragmen 3) in der ebenen Heizstation statt. Neben dem zwischen den Diaphragmen angelegten Vakuum 5a begünstigt der applizierte Heizdruck, welcher durch den Kontakt mit Heizplatten 6 aufgebracht wird, die vollständige Imprägnierung des Halbzeugs in der Heizstation. Nachdem das Halbzeug vollständig aufgeschmolzen und imprägniert ist, wird es in die Umformstation transferiert. Dort wird die Polymerblase mit Druckluft aufgeblasen, wodurch das Halbzeug aus einem ebenen in den 3-dimensionalen komplexen Zustand überführt und ausgeformt wird. Durch den Kontakt mit dem kalten Werkzeug 9, 10 wird das Bauteil unter Formzwang heruntergekühlt 14 und kann anschließend entnommen werden (1). 1 .: In this example, a near-net shape semi-finished product / preform is used 1 used, which is just filed. In the preform becomes a polymer bubble 2 positioned. The heating up 13 of the newly stored preform 1 takes place between two stretchable polymer films (diaphragms 3 ) in the flat heating station. Next to the vacuum applied between the diaphragms 5a favors the applied heating pressure, which by the contact with heating plates 6 is applied, the complete impregnation of the semifinished product in the heating station. After the semi-finished product is completely melted and impregnated, it is transferred to the forming station. There, the polymer bladder is inflated with compressed air, whereby the semi-finished product is transferred from a flat to the 3-dimensional complex state and shaped. By the contact with the cold tool 9 . 10 the component is cooled down under pressure 14 and can be taken afterwards ( 1 ).

2.: Für die Fertigung des zweiten Bauteilbeispiels wird ein ebener mehrlagiger Halbzeugaufbau 1 verwendet. Zwischen die Halbzeuglagen wird auch hier eine Polymerblase 2 positioniert. Anschließend wird der Gesamtaufbau zwischen zwei Diaphragmen 4 eingelegt und dort der Zwischenraum evakuiert. Nach dem Transport in die Heizstation 6 findet die Aufheizung 13 und Konsolidierung in der auch in Beispiel 1 genannten ebenen Heizstation 6 statt. Nach dem Transport in die Umformstation wird dort der Randbereich des aufgeschmolzenen Verbundes durch das Zufahren der Umformstation 9, 10 mit einer bestimmten Kraft geklemmt. Anschließend wird die Polymerblase mit Druckluft 8 beaufschlagt, wodurch das Halbzeug ausgeformt wird. Ein in das Werkzeug integriertes System 11 passt je nach Ausführungsform den Spalt zwischen den Werkzeugen so an, dass ein Nachführen des Halbzeugs 1 in die Kavität möglich ist. Durch den Kontakt mit dem kalten Werkzeug 9, 10 wird das Bauteil unter Formzwang heruntergekühlt 14 und kann anschließend entnommen werden. Mit dieser Verfahrenstechnik wird die Ausformung zu einem großflächigen Hohlkörper mit umlaufendem Flansch 12 ermöglicht (2). 2 .: For the production of the second component example is a flat multi-layer semifinished product 1 used. Between the semi-finished layers is also a polymer bubble 2 positioned. Subsequently, the overall structure between two diaphragms 4 inserted and evacuated there the gap. After transport to the heating station 6 finds the heating 13 and consolidation in the flat heating station also mentioned in Example 1 6 instead of. After transport to the forming station, the edge region of the molten composite is there by closing the forming station 9 . 10 clamped with a certain force. Subsequently, the polymer bladder with compressed air 8th applied, whereby the semifinished product is formed. An integrated system in the tool 11 fits depending on the embodiment of the gap between the tools so that a tracking of the semifinished product 1 into the cavity is possible. By the contact with the cold tool 9 . 10 the component is cooled down under pressure 14 and can be taken afterwards. With this process technique, the molding becomes a large hollow body with circumferential flange 12 allows ( 2 ).

11: Ebenes Halbzeug oder Preformflat Semi-finished or preform
22: Polymerblasepolymer bladder
33: Diaphragmahalterung und Abdichtungdiaphragm support and sealing
44: dehnfähige Polymerfolien (Diaphragmen)stretchable polymer films (Diaphragms)
5a5a: Evakuierung des Diaphragmazwischenraumesevacuation of the diaphragm gap
5b5b: Evakuierung zur Unterstützung der Dichtwirkungevacuation for support the sealing effect
66: Heiz/Konsolidiersystem (beispielsweise elektrisch beheizte Stahlplatten)Heating / Konsolidiersystem (for example, electrically heated steel plates)
77: Dichtung der Diaphragmarahmenpoetry the diaphragm frame
88th: Hohlraum mit Druckbeaufschlagung durch das Druckmediumcavity with pressurization by the pressure medium
99: Ein- oder mehrteilige WerkzeughälfteOne- or multipart tool half
1010: Ein- oder mehrteilige WerkzeughälfteOne- or multipart tool half
1111: Schieber oder ähnliches Dichtungssystem zur Begrenzung der Bauteilgeometriepusher or similar Sealing system for limiting the component geometry
1212: Umlaufender Flansch am BauteilAll-round Flange on the component
1313: Wärmezufuhrheat
1414: Wärmeabfuhrheat dissipation

Claims

Process for the production of hollow bodies of thermoplastic materials with long and / or continuous fiber reinforcement, characterized in that flat semi-finished with an inner also flat polymer bubble and two outer diaphragms provided melted in a separate heating station and by pressurizing the polymer bladder with internal pressure to form a complex hollow body be formed a further separate forming station.

Method according to claim 1, characterized in that that the following process steps follow one after the other: a) The inside with the polymer bubble provided semi-finished products / preforms positioned in an insertion station between the diaphragms, which are clamped in a transport frame and sealed. b) Between the diaphragms is evacuated, and the vacuum is released during the complete processing cycle maintained. c) After the Transfer of the transport frame in the heating station is there the semi-finished over matrix melting temperature heated. d) Subsequently the transfer of the transport frame takes place in the separate forming station. e) After closing of the forming tool, the pressurization of the polymer bubble takes place with a print medium. f) complete molding of the component and maintaining the forming pressure (Formzwang) while cooling the Component below the solidification temperature of the matrix.

Process according to Claims 1 to 2, characterized that both multilayer, flat semi-finished products as well as preforms from these Semi-finished products can be processed.

Process according to Claims 1 to 3, characterized that both the semi-finished products and the preforms are made of mixed filaments, so-called hybrid yarns, which are manufactured both Thermoplastic as well as reinforcing fiber filaments contain.

Process according to Claims 1 to 4, characterized that in the heating station in addition to the melting of the thermoplastic Matrix also the complete impregnation the reinforcing fibers takes place.

Process according to Claims 1 to 5, characterized that the molding of the semifinished product into a complex component and the cooling down Solidification temperature of the matrix material in a thermally separated separate forming station expires.

Process according to Claims 1 to 6, characterized that the molding of the polymer bubble by means of any pressure medium preferably compressed air is performed.

Process according to Claims 1 to 7, characterized that the semifinished product after melting against the ambient pressure and the outside lying diaphragms is formed.

Process according to Claims 1 to 8, characterized that the transport of semi-finished product between the heating and forming station and the physical separation of the hot and sticky semi-finished product from the heating and forming station through polymer films (diaphragms) will be realized.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized that the polymer bubble inserted into the semifinished product is used in the Temperature range stretchable is.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized that the polymer bladder is reused.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized that the polymer bubble in the hollow body remains.

Method according to one of claims 1 to 12, characterized that the semi-finished product during the heating phase is completely impregnated by a vacuum and / or pressure from the outside.

Method according to one of claims 1 to 13, characterized that the pressure medium used for heating and / or cooling of the semifinished product becomes.