用于压制纤维半成品的压制模具和方法.pdf

本发明公开一种用于压制纤维半成品的压制模具以及用于在压制模具中压制纤维半成品的方法，该压制模具具有可彼此相对运动用以有选择地打开或闭合压制模具(10)的两个模具半部(11、12)，在压制模具的闭合状态中所述两个模具半部限定用于容纳纤维半成品(20)的型腔(13)，并且该压制模具具有用于夹紧纤维半成品的夹紧装置(30)，所述夹紧装置配设于第一模具半部(11)，所述夹紧装置构造成用于在第一模具半部上固定纤维半成品。

权利要求书
1.  用于压制纤维半成品的压制模具，该压制模具具有可彼此相对运动用以有选择地打开或闭合压制模具(10)的两个模具半部(11、12)，在压制模具(10)的闭合状态中所述两个模具半部(11、12)限定用于容纳纤维半成品(20)的型腔(13)，并且该压制模具具有用于夹紧纤维半成品(20)的夹紧装置(30)，所述夹紧装置(30)配设于第一模具半部(11)，其特征在于，所述夹紧装置(30)构造成用于在第一模具半部上固定纤维半成品(20)。

2.  按照权利要求1所述的压制模具，其特征在于，所述夹紧装置(30)包括至少一个夹紧元件(31、32)，该夹紧元件集成在第一模具半部(11)的面向型腔(13)的第一模具表面(15)中并且能相对于该第一模具半部运动。

3.  按照权利要求2所述的压制模具，其特征在于，所述至少一个夹紧元件(31、32)可下沉地构造在第一模具半部(11)中，使得夹紧元件(31、32)在固定纤维半成品(20)的状态中能够设置为与第一模具表面(15)至少是表面对齐的。

4.  按照权利要求2或3所述的压制模具，其特征在于，所述夹紧元件(31、32)构造成用于在夹紧元件(31)的表面(33)和第一模具半部(11)的夹紧表面(16)之间面状地夹紧纤维半成品(20)。

5.  按照权利要求2至4之一所述的压制模具，其特征在于，所述夹紧元件(31、32)具有至少局部地与需要制造的工件相配的轮廓。

6.  用于在压制模具中压制纤维半成品的方法，该方法至少具有如下步骤：
a.打开夹紧装置，其中，该夹紧装置配设于压制模具的第一模具半部，
b.放入纤维半成品，
c.闭合夹紧装置，用于将纤维半成品固定在第一模具半部的第一模具表面上，以及
d.在压制模具中压制纤维半成品。

7.  按照上述权利要求6所述的方法，其中，所述压制模具是按照权利要求1至5之一构造。

8.  按照权利要求6或7所述的方法，其中，放入纤维半成品的步骤包括：将局部的增强元件、尤其是单向纤维粗纱明确地定位在纤维半成品的至少一个表面上。

9.  按照权利要求6至8之一所述的方法，其中，所述纤维半成品包括纺织纤维半成品、预成型件、预浸料坯、片状模塑料和/或一定数量的单向纤维粗纱。

10.  按照权利要求6至9之一所述的方法，其中，所述方法包括在放入纤维半成品的步骤之前、期间或之后浸渍纤维半成品的步骤。

说明书用于压制纤维半成品的压制模具和方法
技术领域
本发明涉及一种用于压制纤维半成品的压制模具以及用于在压制模具中压制纤维半成品的方法。
背景技术
借助不同的已知方法、例如所谓的湿压、预浸料坯压制或SMC压制以及在使用所谓的树脂传递模塑成型法(简称RTM)的情况下制造纤维复合构件。通常在这些方法中，将纤维半成品放入压制模具中并且通常将纤维半成品在两个模具半部之间压制成预定义的构件形状。
按照已使用的方法，例如将已经用基材预浸的料坯或干燥的、即还未用基材浸渍的织物用作纤维半成品。
在紧接着的压制过程中存在这样危险：在由两个模具半部构成的型腔之内，产生纤维半成品的不希望的相对运动。这导致，已移动的纤维半成品不再定位在预定的位置上并且从而产生不可控制的布置，该布置引起生产的构件的局部弱化。
在使用附加的增强元件、例如单向纤维束(粗纱)的情况下，纤维半成品的这样的移动特别频繁地并且更大程度地出现。通常将这些纤维束在定义的位置上、如在特别有负荷的位置上或者沿着负荷路径施加到面状的纤维半成品上并且共同地压制成局部增强的构件。此外，在压制增强元件连同片状模塑料(SMC)纤维制品时，产生这样的移动。典型地，在SMC压制方法中，SMC在流动运动中被压入模具型腔中，在此，强有力的滑动力作用在附加的增强元件上。
例如DE102011012499A1描述用于制造纤维复合工件的装置，其中，在闭合过程期间借助附加部分可以将纤维半成品整平。在此，附加元件 可下沉地支承在下模中并且通过夹紧将纤维半成品朝对置的上模固定。基于已设定的工作原理，虽然该装置用于夹紧纤维半成品，但是不适于精确地和工艺可靠地固定纤维半成品及可能的增强元件。
发明内容
因此本发明的任务在于，尽可能简单和工艺有利地防止在闭合过程和/或压制过程中纤维半成品的移动，并且从而实现纤维复合构件的可再现的制造。
本任务借助本发明的压制模具以及本发明的方法解决。
因此提出用于压制纤维半成品的压制模具，该压制模具具有可彼此相对运动用以有选择地打开或闭合压制模具的两个模具半部，其中，在压制模具的闭合状态中，这两个模具半部限定用于容纳纤维半成品的型腔。此外，压制模具包括用于夹紧纤维半成品的夹紧装置，该夹紧装置配设于第一模具半部，并且该夹紧装置构造用于将纤维半成品固定在第一模具半部上。
因此提供一种压制模具，其中，要被压制的纤维半成品借助夹紧装置固定在同一模具半部上，夹紧装置本身也设置在该模具半部上。这提供优点：所述固定可以特别简单地执行，因为无需使多个元件、例如上模和下模以及夹紧装置的元件彼此相对移动，而是仅需操纵夹紧装置。
这意味着，真正的固定过程仅需要第一模具半部并且不依赖于第二模具半部就可执行。这实现：在需要时，将固定过程与真正的压制过程在时间和/或空间上分离。因此作为选项也可能，设置多个第一模具半部，这些第一模具半部事先被准备并且接着才与第二模具半部合拢，以便执行压制过程。通过这种方式，可以附加地优化模具负荷和生产节拍。
在每种情况下构造夹紧装置，用于对纤维半成品施加拉力，该拉力至少一维地在纤维半成品的延伸方向上定向。同样可能的是，夹紧装置用于实施多维的拉力的施加、尤其是两维的拉力的施加。
此外，夹紧装置可以包括至少一个夹紧元件，该夹紧元件集成在第 一模具半部的面向型腔的第一模具表面中并且相对于该第一模具半部可运动。从而，夹紧元件可以被送入用于容纳纤维半成品的打开位置以及送入闭合位置，在闭合位置上，纤维半成品借助所述至少一个夹紧元件相对于第一模具半部固定。
例如所述至少一个夹紧元件可以可下沉地构造在第一模具半部中，使得所述至少一个夹紧元件在固定纤维半成品的状态(闭合位置)中可以设置为与第一模具表面至少是表面对齐的。
这一点可以这样理解，夹紧元件和模具表面在这种情况下可以定义一个共同表面(表面对齐)，或者夹紧元件可以下沉至如此程度，从而其面向型腔的表面相对于第一模具表面后退。这至少应该保证，所述至少一个夹紧元件不伸出于模具表面并且从而不阻碍压制模具的闭合。因此应阻止夹紧元件与对置的第二模具半部的不希望的接触或者避免在第二模具半部中的用于至少部分地容纳也许伸出的夹紧元件的凹处。
优选夹紧元件构造成用于在夹紧元件的表面和第一模具半部的夹紧面之间面状地夹紧纤维半成品。这意味着，夹紧元件可以通过其表面对纤维半成品加载，优选面状地加载，并且可以将其朝模具半部的设置用于夹紧的夹紧面夹紧。夹紧面为此可以是第一模具表面的一部分。然而，优选夹紧面如此设计，使得该夹紧面相对于第一模具表面是后移的并且在第一模具半部中定义凹陷部，夹紧元件可以下沉到该凹陷部中或者说在下沉时被容纳到该凹陷部中。例如夹紧元件可以几何地适配于凹陷部，使得夹紧元件的背离型腔的面构成夹紧元件的用于夹紧的表面。
优选夹紧元件具有基本上L形的横截面形状，其中，夹紧元件沿第一腿的方向可运动并且第二腿构成夹紧元件的表面，该表面给纤维半成品加载并且将其朝模具半部的夹紧面夹紧。在次情况下，在第一模具半部中的凹陷部也可与之互补地构造为L形的，用于容纳L形的夹紧元件。
此外，夹紧元件可以具有至少局部地与要加工的工件相配的轮廓。这意味着，夹紧元件例如服从随后产生的边缘线或者与该边缘线平行地间隔地构造，以便实现在纤维半成品的随后产生的构件区域的尽可能最 佳的夹紧，由此例如通过相对于随后产生的边缘线的尽可能小的空间距离实现夹紧。
此外，提出用于在压制模具中压制纤维半成品的方法，该方法至少具有如下步骤：
a.打开夹紧装置，其中，夹紧装置配设于压制模具的第一模具半部，
b.放入纤维半成品，
c.闭合夹紧装置，用于将纤维半成品固定在第一模具半部的第一模具表面上，以及
d.在压制模具中压制纤维半成品。
因此，将纤维半成品固定在同一个模具半部上，夹紧装置本身也设置在该模具半部上。
为此，优选压制模具是按照本发明构造的。
附加地，放入纤维半成品的步骤作为选项可以包括：将局部的增强元件、尤其是单向纤维粗纱明确地定位在纤维半成品的至少一个表面上。这实现了生产的构件的特别有利的增强并且优选可以沿着负荷路径或一般性而言在预期较高载荷的范围内设置。借助于夹紧装置可能的是，增强元件与纤维半成品一起被固定，从而防止在闭合压制模具时或在压制纤维半成品时的相互移动，以便尽管实施压制过程仍实现精确的定位。
纤维半成品例如可以包括纺织纤维半成品(尤其是纺织品、针织品、编织物、非织造材料)、预成型件、预浸料坯、片状模塑料和/或一定数量的单向纤维粗纱。使用其它合适的纤维半成品也是可能的。原则上可以使用所有可以用于强化构件的纤维用作纤维材料，尤其是玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维或适合的天然纤维。此外可以理解，也可以使用由两个以上纤维层组成的所谓的堆叠并且它们同时借助夹紧装置固定。
压制模具例如也可以仅构造为用于对用基材预浸的纤维半成品进行湿压的湿压模具，或者构造为用于树脂转移模制(简称RTM)方法的所谓的RTM模具，或者构造为所谓的SMC压制模具。相应地，使用热固 性基材或热塑性基材是可能的。
相应地，所述方法可以包括在放入纤维半成品的步骤之前、期间或之后浸渍纤维半成品的步骤。
附图说明
下面参考附图借助实施例详细解释本发明。其中：
图1以侧面剖视图的形式示出按照本发明的压制模具，
图2示出用于按照图1的压制模具的处于闭合状态的夹紧装置，
图3示出处于打开状态的按照图2的夹紧装置，以及
图4以俯视图的形式示出按照图1的压制模具的第一模具半部。
具体实施方式
在图1中仅示意性地描述构造用于对纤维半成品20进行压制的压制模具10，该压制模具具有用于有选择地打开或闭合压制模具10的可彼此相对运动的两个模具半部11、12，其中，在压制模具10的闭合状态中(所示的是尚未完全闭合的中间状态)，模具半部11、12限定用于容纳纤维半成品20的型腔13。附加地设置夹紧装置30，用于在纤维半成品20的纵向上进行至少一维的夹紧，该夹紧装置配设于第一模具半部11。
夹紧装置30构造用于将纤维半成品20固定在第一模具半部11上。夹紧装置30为此包括两个夹紧元件31、32，这两个夹紧元件集成在第一模具半部11的面向型腔13的第一模具表面15中并且相对于该第一模具半部可运动。
夹紧元件31、32可下沉地(运动方向A见箭头A)构造在第一模具半部11中，使得相应的夹紧元件31、32在固定纤维半成品20的状态中(图2)可以设置为与第一模具表面15至少是表面对齐的。
各夹紧元件31、32中的每一个都构造用于在夹紧元件31、32的表面33和第一模具半部11的夹紧表面16之间面状地夹紧纤维半成品20。在所描述的实施形式中，仅示出两个夹紧元件中的一个32，可以与之类 似地构造另一个夹紧元件31(见图1)。夹紧元件32具有基本上是L形的横截面。第一腿34在操纵方向A上定向并且第二腿35相对于它弯折地设置并且以面向第一模具半部11的表面33对纤维半成品20加载。
第二腿35具有仅作为选项的基本上三角形的横截面形状并且因而实现相对于第一模具半部11的表面的夹紧的弯折定向，由此实现纤维半成品的尤其小的并且不损伤纤维的弯折。为了防止基材侵入第一腿34和模具半部11之间，夹紧元件32附加地具有构造在模具半部11中的阻挡边缘17，该阻挡边缘可以嵌入在夹紧元件32的相应互补的凹口37中，以便阻止从型腔13中侵入的基材。
图4示出压制模具10的第一模具半部11的俯视图和两个夹紧元件31、32。这两个夹紧元件具有与需要由纤维半成品20制造的工件局部地相配的轮廓。为此，夹紧元件32基本上构造为弧形的并且夹紧元件31构造为条形的。显而易见的是，各夹紧元件31、32也可具有其他形状，以及可以夹紧纤维半成品20的更大或更小的部分。尤其是除所述一维的夹紧以外，多维的夹紧、尤其是两维的夹紧同样是可能的，这利用相应的拉力加载。也可以设置仅一个或超过两个夹紧元件。