Formwerkzeug und Verfahren zur Faserausrichtung bei der Herstellung endlosfaserverstärkter Matrixwerkstoffe

Einleitung / Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Matrixwerkstoffen, die zur Versteifung von Strukturbauteilen in der Automobil- und Luftfahrtbranche sowie bei Werkzeugmaschinen eingesetzt werden können.

Hintergrund

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung endlosfaserverstärkter Bauteile ist das Resin Transfer Molding (RTM)-Verfahren.

Problemstellung

Nachteilig an diesem Verfahren sind sehr hohe Taktzeiten und die Eignung für niedrigviskose Fluide. Ein Verfahren, das im Spritzgießprozess eine definierte Einbringung von Endlosfasern ermöglicht, ist nicht bekannt.

Lösung

Die Erfindung umfasst ein innovatives Schieberkonzept, das eine definierte Faserausrichtung im Spritzgussprozess ermöglicht. Erfindungsgemäß werden die Fasern zunächst an einem Ende des Werkzeugs fixiert und in den Schieber positioniert. Bei einfließender Schmelze wird der Schieber mit der Schmelze in Fließrichtung bewegt, so dass die Fasern direkt von der Schmelze umschlossen und fixiert werden. Der Schieber kann dabei unterschiedliche Oberstrukturen besitzen. Vorteilhafterweise kann mittels des Schiebers eine direkte lagedefinierte Einbettung von Verstärkungsfasern bei der Imprägnierung mit thermoplastischer Matrix im Spritzgussprozess zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen ermöglicht werden. Ebenfalls lässt sich der Schieber als metallische Schnittstellenkomponente und Fügepartner (Schweißen, Nieten, Schrauben, etc.) in das Bauteil integrieren, siehe Abb. 1.

Vorteile

Anwendungsbereiche

Endlosfaserverstärkte Matrixwerkstoffe zur Versteifung von Strukturbauteilen in der Automobil- und Luftfahrtbranche sowie bei Werkzeugmaschinen