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DE102015201347A1 - Displacement device, insert system and method for inserting an insert into a preform - Google Patents

Displacement device, insert system and method for inserting an insert into a preform Download PDF

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Publication number
DE102015201347A1
DE102015201347A1 DE102015201347.2A DE102015201347A DE102015201347A1 DE 102015201347 A1 DE102015201347 A1 DE 102015201347A1 DE 102015201347 A DE102015201347 A DE 102015201347A DE 102015201347 A1 DE102015201347 A1 DE 102015201347A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
insert
preform
displacement device
displacement
matrix material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102015201347.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Jan Hodde
Christos Karatzias
Lars Linnemann
Philipp Nicolas Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102015201347.2A priority Critical patent/DE102015201347A1/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdrängungsvorrichtung (1) für ein Insert (2), das zum Einbringen in einen Vorformling (3) aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe ausgebildet ist, ein Insertsystem (10) und ein Verfahren zum Einbringen eines Inserts (2) in einen Vorformling (3). Die Verdrängungsvorrichtung (1) weist einen Anschlussabschnitt (4) sowie einen Verdrängungsabschnitt (5) auf, wobei der Anschlussabschnitt (4) zum Anbinden der Verdrängungsvorrichtung (1) an das Insert (2) ausgebildet ist, und wobei der Verdrängungsabschnitt (5) derart ausgebildet ist, beim Einbringen der Verdrängungsvorrichtung (1) in den Vorformling (3) in eine Einbringrichtung € das Fasergewebe zumindest teilweise quer zur Einbringrichtung (E) zu verdrängen.The present invention relates to a displacement device (1) for an insert (2), which is designed for insertion into a preform (3) made of fiber fabric or fiber fabric impregnated with a matrix material, an insert system (10) and a method for inserting an insert ( 2) in a preform (3). The displacement device (1) has a connection section (4) and a displacement section (5), wherein the connection section (4) for connecting the displacement device (1) to the insert (2) is formed, and wherein the displacement section (5) is formed is, when introducing the displacement device (1) in the preform (3) in a direction of insertion € the fiber fabric at least partially displaced transversely to the direction of introduction (E).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdrängungsvorrichtung für ein Insert, das zum Einbringen in einen Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe ausgebildet ist, ein Insertsystem zum Einbringen in einen Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe, aufweisend ein Insert mit einer Fügeseite, die beim Einbringen des Inserts in einen Vorformling dem Vorformling zugewandt ist, sowie ein Verfahren zum Einbringen eines Inserts in einen Vorformling, wobei der Vorformling ein Fasergewebe oder ein mit einem Matrixwerkstoff imprägniertes Fasergewebe aufweist.The present invention relates to a displacement device for an insert, which is designed for introduction into a preform made of fiber fabric or with a matrix material impregnated fiber fabric, an insert system for insertion into a preform made of fiber fabric or with a matrix material impregnated fiber fabric, comprising an insert with a A joining side facing the preform when inserting the insert into a preform, and a method of inserting an insert into a preform, the preform comprising a fibrous web or a fibrous web impregnated with a matrix material.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl unterschiedlicher Faserverbundbauteile sowie Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen hinlänglich bekannt. Faserverbundbauteile finden auf vielen Gebieten der Technik Einsatz und haben sich insbesondere wegen ihrer hohen Steifigkeit bei geringer Dichte sowie hohen Belastbarkeit vor allem in der Leichtbauweise im Fahrzeugbau sowie in der Luft- und Raumfahrt durchgesetzt.From the prior art a variety of different fiber composite components and methods for producing fiber composite components are well known. Fiber composite components are used in many fields of technology and have prevailed in particular because of their high rigidity at low density and high load capacity, especially in the lightweight construction in vehicle construction and in aerospace.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind faserverstärkte Kunststoffe, insbesondere kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK; umgangssprachlich häufig als Carbon bezeichnet) bekannt, welche sich aufgrund ihrer hohen gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit hervorragend als Leichtbauwerkstoff eignen. Faserverbundbauteile bestehen grundsätzlich aus einem Verbund von zwei Werkstoffen, wobei ein Werkstoff faserförmig und der andere Werkstoff als Matrixwerkstoff ausgebildet ist. Der Matrixwerkstoff ist zwischen den Fasern angeordnet. Als Matrixwerkstoff weisen Faserverbundbauteile in der Regel eine Kunststoffmatrix, beispielsweise eine thermoplastische oder duroplastische Matrix, auf.Fiber-reinforced plastics, in particular carbon fiber-reinforced plastics (CFK, colloquially often referred to as carbon) are known from the general state of the art, which are outstandingly suitable as lightweight materials due to their high weight-specific strength and rigidity. Fiber composite components basically consist of a composite of two materials, one material being fibrous and the other material being formed as a matrix material. The matrix material is arranged between the fibers. Fiber composite components as a rule have a plastic matrix, for example a thermoplastic or thermoset matrix, as the matrix material.

Sofern keine vorimprägnierten Materialien zur Anwendung kommen, ist ein faserverstärktes Bauteil mittels folgender Prozessschritte herstellbar. In einem ersten Schritt werden trockene textile Faserhalbzeuge zu einem Vorformling, der auch Preform genannt wird, verarbeitet. Hierfür werden die trockenen Faserhalbzeuge durch entsprechendes Zuschneiden konfektioniert und zu einer flächigen und/oder zum Teil komplexen, einer Bauteilendkontur angepassten, Faserstruktur bzw. einem Fasergewebe angeordnet. Für diesen ersten Prozessschritt werden häufig aus der Textiltechnik stammende, aber auch auf der Klebetechnologie basierende Verfahren verwendet. In einem zweiten Schritt wird der Vorformling in ein Werkzeug, wie z. B. ein Imprägnierwerkzeug, eingelegt und zu einem Faserverbundbauteil weiterverarbeitet. Dieser Verfahrensschritt wird auch als Infiltration bzw. als Imprägnierung bezeichnet. Bei der Imprägnierung wird eine viskose Kunststoffmatrix mittels eines Druckgefälles in den Vorformling eingebracht. Die Kunststoffmatrix füllt bei der Imprägnierung Faserzwischenräume des Vorformlings und verbindet somit benachbarte Fasern miteinander. In einem dritten, der Imprägnierung folgenden Schritt wird das Faserverbundbauteil ausgehärtet. Dies erfolgt durch Wärmezufuhr im Werkzeug, beispielsweise in einem entsprechenden Ofen. Nach der Aushärtung wird das Faserverbundbauteil in einem vierten Schritt aus dem Werkzeug entformt. Bei duroplastischen Matrixwerkstoffen ist ein Umformen des Faserverbundbauteils nach dem Aushärten nicht mehr möglich. In einem fünften Schritt wird das ausgehärtete Faserverbundbauteil einer Nachbearbeitung unterzogen. Bei der Nachbearbeitung werden beispielsweise Durchführungen und Löcher für Befestigungsmittel in das Faserverbundbauteil eingebracht. Dies erfolgt z. B. durch spanende Verfahren, wie z. B. Fräsen oder Bohren sowie Wasserstrahl- oder Laserschneidverfahren.If no pre-impregnated materials are used, a fiber-reinforced component can be produced by means of the following process steps. In a first step, dry textile semifinished fiber products are processed into a preform, which is also called preform. For this purpose, the dry semifinished fiber products are assembled by appropriate cutting and arranged to a flat and / or in part complex, a component end contour adapted, fiber structure or a fiber fabric. For this first process step are often derived from the textile technology, but also based on the adhesive technology method used. In a second step, the preform is placed in a tool, such. As an impregnation tool, inserted and further processed into a fiber composite component. This process step is also referred to as infiltration or as impregnation. During the impregnation, a viscous plastic matrix is introduced into the preform by means of a pressure gradient. During impregnation, the plastic matrix fills fiber interstices of the preform and thus bonds adjacent fibers together. In a third, following the impregnation step, the fiber composite component is cured. This is done by heat in the tool, for example in a corresponding furnace. After curing, the fiber composite component is removed from the mold in a fourth step. For thermoset matrix materials forming the fiber composite component after curing is no longer possible. In a fifth step, the cured fiber composite component is subjected to a post-processing. In the post-processing, for example, bushings and holes for fastening means are introduced into the fiber composite component. This is done z. B. by machining methods, such as. As milling or drilling and water jet or laser cutting process.

Des Weiteren ist es bekannt, zur Ausbildung von Funktionsabschnitten eines Faserverbundbauteils, wie z. B. von Gewinden, Inserts in dem Faserverbundbauteil anzuordnen. Derartige Inserts werden z. B. in entsprechende Ausnehmungen des ausgehärteten Faserverbundbauteils eingesetzt und durch Kleben an dem Faserverbundbauteil fixiert. Onserts, die wie Inserts Funktionsabschnitte aufweisen können, werden beispielsweise auf der Oberfläche des Faserverbundbauteils durch Verkleben befestigt. In einem alternativen Verfahren erfolgt die Anordnung des Inserts an dem Faserverbundbauteil durch Einpressen des Inserts in einen Vorformling des Faserverbundbauteils. Je nach Fertigungsverfahren weist der Vorformling Fasergewebe oder mit einem Matrixwerkstoff imprägniertes Fasergewebe auf. Durch ein anschließendes Aushärten des Matrixwerkstoffs werden die Inserts an dem Vorformling fixiert.Furthermore, it is known to form functional sections of a fiber composite component, such. B. threads, to arrange inserts in the fiber composite component. Such inserts are z. B. used in corresponding recesses of the cured fiber composite component and fixed by gluing to the fiber composite component. Onserts, which, like inserts, may have functional sections, are adhesively bonded, for example, to the surface of the fiber composite component. In an alternative method, the arrangement of the insert on the fiber composite component takes place by pressing the insert into a preform of the fiber composite component. Depending on the manufacturing process, the preform has fiber fabric or fiber fabric impregnated with a matrix material. Subsequent curing of the matrix material fixes the inserts to the preform.

Bekannte Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen mit Inserts haben den Nachteil, dass die Inserts oftmals nur schwer und mit einer relativ hohen Anpresskraft in den Vorformling einbringbar sind. Als Folge kann das Insert bereits beim Einbringen in den Vorformling beschädigt, z. B. deformiert, werden. Des Weiteren kann Matrixwerkstoff beim Imprägnieren in Funktionsabschnitte der Inserts eindringen und diese verstopfen. In solchen Fällen ist oftmals eine sehr aufwändige Nachbearbeitung der Funktionsabschnitte erforderlich. Dieser weitere Verfahrensschritt führt zu einer Erhöhung des Herstellungsaufwands, der Herstellungsdauer sowie der Herstellungskosten der Faserverbundbauteile.Known devices and methods for the production of fiber composite components with inserts have the disadvantage that the inserts are often difficult and can be introduced with a relatively high contact pressure in the preform. As a result, the insert may already be damaged when introduced into the preform, z. B. deformed, be. Furthermore, matrix material can penetrate into functional sections of the inserts during impregnation and block them. In such cases, a very time-consuming reworking of the functional sections is often required. This further process step leads to an increase in the production costs, the production time and the manufacturing costs of the fiber composite components.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung eines Faserverbundbauteils bzw. ein Faserverbundbauteil mit einem daran angeordneten Insert zu optimieren, wobei die Nachteile des Stands der Technik zumindest teilweise überwunden werden. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Einbringen eines Inserts in einen Vorformling aufzuzeigen, mittels deren ein Einbringen eines Inserts in ein Faserverbundbauteil mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig optimierbar sowie das Risiko einer Beschädigung des Insert beim Einbringen oder beim Imprägnieren reduzierbar ist.It is therefore the object of the present invention to produce a fiber composite component or to optimize a fiber composite component with an insert disposed thereon, wherein the disadvantages of the prior art are at least partially overcome. In particular, it is the object of the present invention to provide a device and a method for introducing an insert into a preform, by means of which an introduction of an insert into a fiber composite component with simple means and inexpensively optimized and the risk of damage to the insert during insertion or impregnation is reducible.

Die voranstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Verdrängungsvorrichtung für ein Insert, das zum Einbringen in einen Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe ausgebildet ist, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein Insertsystem, das zum Einbringen in einen Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe ausgebildet ist, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9. Überdies wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Einbringen eines Inserts in einen Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 11. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verdrängungsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Insertsystem sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bearbeiten eines Vorformlings und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird, bzw. werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Verdrängungsvorrichtung sowie dem erfindungsgemäßen Insertsystem können selbstverständlich auch das erfindungsgemäße Verfahren zum Einbringen eines Inserts in einen Vorformling ausgeführt werden.The above object is achieved by a displacement device for an insert, which is designed for introduction into a preform made of fiber fabric or impregnated with a matrix material fiber fabric, having the features of independent claim 1. Furthermore, the object is achieved by an insert system, the The object is inventively achieved by a method for introducing an insert into a preform made of fiber fabric or fiber fabric impregnated with a matrix material for introduction into a preform made of fiber fabric or fiber fabric impregnated with a matrix material with the features of independent claim 11. Further features of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings. In this case, features and details that are described in connection with the displacement device according to the invention apply, of course, in connection with the insert system according to the invention and the inventive method for processing a preform and in each case vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference , or can be. Of course, the inventive method for introducing an insert into a preform can be carried out with the displacement device according to the invention and the insert system according to the invention.

Die erfindungsgemäße Verdrängungsvorrichtung für ein Insert, das zum Einbringen in einen Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe ausgebildet ist, weist einen Anschlussabschnitt sowie einen Verdrängungsabschnitt auf. Der Anschlussabschnitt ist zum Anbinden der Verdrängungsvorrichtung an das Insert ausgebildet. Der Verdrängungsabschnitt ist derart ausgebildet, beim Einbringen der Verdrängungsvorrichtung in den Vorformling in eine Einbringrichtung das Fasergewebe zumindest teilweise quer zur Einbringrichtung zu verdrängen.The displacement device according to the invention for an insert, which is designed for introduction into a preform made of fiber fabric or fiber fabric impregnated with a matrix material, has a connection section and a displacement section. The connection section is designed to connect the displacement device to the insert. The displacement section is designed to displace the fiber web at least partially transversely to the direction of insertion when the displacement device is introduced into the preform in an insertion direction.

Die Verdrängungsvorrichtung, insbesondere der Verdrängungsabschnitt, ist vorzugsweise rotationssymmetrisch oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei eine Symmetrieachse vorzugsweise in Einbringrichtung der Verdrängungsvorrichtung in den Vorformling ausgerichtet ist. Alternativ ist die Verdrängungsvorrichtung, insbesondere der Verdrängungsabschnitt, vorzugsweise um eine oder zwei rechtwinklig zueinander angeordnete, sich parallel zur Einbringrichtung erstreckenden Spiegelebenen spiegelsymmetrisch oder im Wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet. Hierdurch wird ein gleichmäßiges Verdrängen des Fasermaterials gewährleistet.The displacement device, in particular the displacement section, is preferably rotationally symmetrical or substantially rotationally symmetrical, wherein an axis of symmetry is preferably aligned in the introduction direction of the displacement device in the preform. Alternatively, the displacement device, in particular the displacement section, is preferably mirror-symmetrical or substantially mirror-symmetrical about one or two mirror planes arranged at right angles to one another and extending parallel to the direction of insertion. This ensures a uniform displacement of the fiber material.

Die Verdrängungsvorrichtung ist über den Anschlussabschnitt an einem Insert anordenbar. Vorzugsweise ist die Verdrängungsvorrichtung an einer Fügeseite des Inserts anordenbar, die beim Einbringen des Inserts in den Vorformling diesem zugewandt ist. Demnach ist es von Vorteil, wenn der Anschlussabschnitt eine Kontur aufweist, die einer Kontur der Fügeseite entspricht oder zumindest im Wesentlichen entspricht. Auf diese Weise ist eine Druckkraft, die auf das Insert in Richtung der Fügeseite ausgeübt wird, gut auf die Verdrängungsvorrichtung übertragbar. Erfindungsgemäß können eine Vielzahl unterschiedlicher Anschlussabschnitte vorgesehen sein, die unterschiedliche Querschnitte, wie z. B. rund, oval, vieleckig, rechteckig, quadratisch oder dreieckig, aufweisen.The displacement device can be arranged via the connection section on an insert. Preferably, the displacement device can be arranged on a joining side of the insert, which faces the insert during insertion of the insert into the preform. Accordingly, it is advantageous if the connection section has a contour that corresponds to a contour of the joining side or at least substantially corresponds. In this way, a compressive force exerted on the insert in the direction of the joining side can be easily transferred to the displacement device. According to the invention, a plurality of different terminal portions may be provided, the different cross sections, such. B. round, oval, polygonal, rectangular, square or triangular, have.

Der Verdrängungsabschnitt der Verdrängungsvorrichtung ist zum Verdrängen von Fasermaterial des Vorformlings ausgebildet. Der Verdrängungsabschnitt ist dabei derart ausgebildet, Fasermaterial zumindest teilweise quer zu einer Einbringrichtung der Verdrängungsvorrichtung in den Vorformling zu verdrängen. Vorzugsweise ist eine Kontur des Verdrängungsabschnitts derart ausgebildet, dass durch eine zum Einbringen der Verdrängungsvorrichtung mit einem daran angeordneten Insert in den Vorformling erforderliche Druckkraft das Insert nicht beschädigt wird. Weiter bevorzugt weist die Verdrängungsvorrichtung äußere Abmessungen auf, dass die Verdrängungsvorrichtung mit daran angeordnetem Insert in herkömmlichen Formgebungsvorrichtungen für Faserverbundbauteile verwendbar ist.The displacement portion of the displacement device is designed to displace the fiber material of the preform. The displacement section is designed to displace fiber material at least partially transversely to an insertion direction of the displacement device into the preform. Preferably, a contour of the displacement section is formed such that the insert is not damaged by a compressive force required for introducing the displacement device with an insert disposed thereon into the preform. More preferably, the displacement device has external dimensions such that the displacement device with insert disposed thereon can be used in conventional shaping devices for fiber composite components.

Eine erfindungsgemäße Verdrängungsvorrichtung hat den Vorteil, dass mittels dieser eine Einbringkraft, die zum Einbringen eines Inserts in einen Vorformling erforderlich ist, reduzierbar ist. Des Weiteren sind mittels einer derartigen Verdrängungsvorrichtungen Inserts in einen Vorformling aus Fasermaterial oder mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasermaterial einbringbar, die z. B. auf ihrer Fügeseite zu fragil sind bzw. eine fragile Struktur aufweisen. Inserts mit einer asymmetrischen Fügeseite sind mit einer erfindungsgemäßen Verdrängungsvorrichtung leichter in einer linearen Einbringrichtung in den Vorformling einbringbar, ohne dabei zu einer Seite auszubrechen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Fügeseite des Inserts von der Verdrängungsvorrichtung zumindest teilweise abgedeckt und somit vor Kontakt mit Fasermaterial und/oder Matrixwerkstoff geschützt ist.A displacement device according to the invention has the advantage that by means of this a Einbringkraft which is required for introducing an insert into a preform, can be reduced. In addition, by means of such displacement devices inserts into a preform made of fiber material or with a matrix material impregnated fiber material can be introduced, the z. B. are too fragile on their joining side or have a fragile structure. Inserts with an asymmetric joining side can be introduced more easily with a displacement device according to the invention into the preform in a linear insertion direction, without becoming one side Break out. A further advantage is that the joining side of the insert is at least partially covered by the displacement device and thus protected from contact with fiber material and / or matrix material.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Verdrängungsabschnitt zumindest teilweise kegel- und/oder kugelförmig ausgebildet. Dabei ist es bevorzugt, dass sich der Verdrängungsabschnitt in Einbringrichtung verjüngt. Somit wird eine zum Einbringen des Verdrängungsabschnitts in den Vorformling erforderliche Einbringkraft reduziert und das Verdrängen der Fasern durch die Verdrängungsvorrichtung verbessert.According to a further aspect of the present invention, the displacement portion is at least partially conical and / or spherical. It is preferred that the displacement section tapers in the direction of insertion. Thus, a loading force required to introduce the displacer section into the preform is reduced and the displacement of the fibers by the displacer is improved.

Es ist bevorzugt, dass der Anschlussabschnitt derart ausgebildet ist, in eine Ausnehmung des Inserts einzugreifen. Hierfür weist der Anschlussabschnitt beispielsweise einen Vorsprung auf, der vorzugsweise einen zylindrischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist. Dies hat den Vorteil, dass ein Abrutschen der Verdrängungsvorrichtung vom Insert quer zur Einbringrichtung formschlüssig verhinderbar ist.It is preferred that the connection section is designed such that it engages in a recess of the insert. For this purpose, the connection portion, for example, a projection, which preferably has a cylindrical or rectangular cross-section. This has the advantage that slipping of the displacement device from the insert transversely to the insertion direction can be prevented in a form-fitting manner.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Anschlussabschnitt derart ausgebildet, eine Ausnehmung des Inserts vor dem Eindringen eines Matrixwerkstoffs, der für die Herstellung eines Faserverbundbauteils zum Einbringen in das Fasergewebe des Vorformlings ausgebildet ist, abzudichten. Hierfür ist die Verdrängungsvorrichtung derart ausgebildet, die Ausnehmung des Inserts dichtend abzudecken. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Verdrängungsvorrichtung ausgebildet ist, mit einem um die Ausnehmung herum angeordneten Bereich dichtend einzugreifen. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Verdrängungsvorrichtung derart ausgebildet ist, mit einem von der Ausnehmung beabstandeten Bereich dichtend einzugreifen und somit die Ausnehmung abzudichten. Eine Abdichtung hat z. B. den Vorteil, dass während des Imprägnierens des Vorformlings kein Matrixwerkstoff in die Ausnehmung eindringen kann. Hierdurch ist eine aufwändige und kostenintensive Nachbearbeitung des Insert bzw. der Ausnehmung des Inserts verhinderbar.In an advantageous embodiment of the invention, the connection section is designed to seal a recess of the insert prior to the penetration of a matrix material, which is designed for the production of a fiber composite component for introduction into the fiber fabric of the preform. For this purpose, the displacement device is designed to seal the recess of the insert. It can be provided that the displacement device is designed to sealingly engage with an area arranged around the recess. Additionally or alternatively it can be provided that the displacement device is designed such that it engages sealingly with a region spaced from the recess and thus seals the recess. A seal has z. B. the advantage that during the impregnation of the preform no matrix material can penetrate into the recess. As a result, a complex and expensive post-processing of the insert or the recess of the insert can be prevented.

Besonders bevorzugt weist der Anschlussabschnitt eine Koppelvorrichtung auf, die zum reibschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Koppeln mit dem Insert ausgebildet ist. Die Koppelvorrichtung weist beispielsweise eine Nase auf, die zum Hintergreifen eines entsprechenden Absatzes des Inserts ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ weist die Koppelvorrichtung eine Oberfläche, insbesondere mit einer entsprechenden Rauheit und/oder Reibelementen auf, die zur Ausbildung einer Reibschlüssigen Verbindung mit dem Insert ausgebildet ist. Ein Reibelement ist z. B. eine lokale Erhöhung, die sich über Teilbereiche der Oberfläche erstreckt. Vorzugsweise ist die Koppelvorrichtung zur Ausbildung einer reibschlüssigen Kegelverbindung mit dem Insert zumindest teilweise kegelförmig ausgebildet. Eine Koppelvorrichtung hat den Vorteil, dass die Verdrängungsvorrichtung mittels dieser an einem Insert anordenbar und an diesem zumindest temporär gehalten ist. Somit ist das Insert mit daran angeordneter Verdrängungsvorrichtung in einem Fertigungsverfahren verwendbar, z. B. in einem Formpressverfahren des Vorformlings, ohne dass sich die Verdrängungsvorrichtung ungewollt vom Insert trennt.Particularly preferably, the connection portion has a coupling device, which is designed for frictional and / or non-positive coupling with the insert. The coupling device has, for example, a nose which is designed to engage behind a corresponding shoulder of the insert. Additionally or alternatively, the coupling device has a surface, in particular with a corresponding roughness and / or friction elements, which is designed to form a frictional connection with the insert. A friction element is z. B. a local increase that extends over portions of the surface. Preferably, the coupling device is at least partially conical to form a frictional conical connection with the insert. A coupling device has the advantage that the displacement device can be arranged by means of this on an insert and held at this at least temporarily. Thus, the insert with displacer disposed thereon is usable in a manufacturing process, e.g. B. in a molding process of the preform, without the displacement device unintentionally separates from the insert.

Weiter bevorzugt ist die Koppelvorrichtung derart ausgebildet, dass eine einen Schwellwert übersteigende Druckkraft auf die Verdrängungsvorrichtung ein Lösen der Koppelvorrichtung vom Insert bewirkt. Dabei wirkt die Druckkraft vorzugsweise entgegen der Einbringrichtung. Die Koppelvorrichtung weist hierfür beispielsweise eine Sollbruchstelle auf oder ist durch die Druckkraft verbiegbar. Der Schwellwert ist dabei vorzugsweise höher als eine Druckkraft, die zum Einbringen der Verdrängungsvorrichtung in den Vorformling erforderlich ist. Eine derartige Koppelvorrichtung hat den Vorteil, dass ein sicherer Halt der Verdrängungsvorrichtung an dem Insert sowie ein leichtes Ablösen von dem Insert ohne zusätzliche Arbeitsschritte gewährleistet sind. Bei der Verwendung eines Formgebungswerkzeugs ist ein Halten der Verdrängungsvorrichtung durch die Koppelvorrichtung nur solange erforderlich, wie die Formhälften des Formgebungswerkzeugs auseinanderbewegt sind und die Verdrängungsvorrichtung noch nicht mit dem Vorformling in Eingriff ist. Bei einem Zusammenbewegen der Formhälften gerät die Verdrängungsvorrichtung mit dem Vorformling in Eingriff und wird durch diesen Eingriff an dem Insert gehalten. Ein Halten durch die Koppelvorrichtung ist von diesem Zeitpunkt an nicht mehr erforderlich.More preferably, the coupling device is designed such that a pressure exceeding a threshold pressure force on the displacement device causes a release of the coupling device from the insert. In this case, the pressure force preferably counteracts the direction of insertion. The coupling device has, for example, a predetermined breaking point or can be bent by the pressure force. The threshold value is preferably higher than a compressive force which is required for introducing the displacement device into the preform. Such a coupling device has the advantage that a secure hold of the displacement device to the insert as well as easy detachment from the insert are ensured without additional work steps. When using a forming tool, holding the displacing device by the coupling device is required only as long as the mold halves of the forming tool are moved apart and the displacing device is not yet engaged with the preform. Upon a moving together of the mold halves, the displacement device engages with the preform and is held by this engagement on the insert. Holding by the coupling device is no longer required from this point on.

Vorzugsweise ist der Anschlussabschnitt derart ausgebildet, eine Fügeseite des Inserts, die beim Einbringen des Inserts in den Vorformling dem Vorformling zugewandt ist, vollständig oder im Wesentlichen vollständig zu bedecken. Dabei entspricht eine Form des Anschlussabschnitts vorzugsweise einer Form der Fügeseite oder ist geringfügig größer. Dies hat den Vorteil, dass die Fügeseite des Inserts vor Beschädigungen beim Einbringen des Inserts in den Vorformling und/oder beim Imprägnieren des Vorformlings geschützt wird.Preferably, the terminal portion is adapted to completely or substantially completely cover a joining side of the insert, which faces the preform when the insert is inserted into the preform. In this case, a shape of the connection section preferably corresponds to a shape of the joining side or is slightly larger. This has the advantage that the joining side of the insert is protected from damage during the introduction of the insert into the preform and / or during the impregnation of the preform.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Verdrängungsvorrichtung ein thermoplastisches Material auf. Alternativ oder zusätzlich besteht die Verdrängungsvorrichtung aus einem thermoplastischen Material. Ebenfalls alternativ oder zusätzlich ist die Verdrängungsvorrichtung aufschmelzbar. Aufschmelzbar bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die Verdrängungsvorrichtung derart erwärmbar ist, mit einfachen Mitteln plastisch verformt zu werden. Durch eine hierfür erforderliche Temperatur soll ein Insert nicht beschädigt werden.In a preferred embodiment of the invention, the displacement device comprises a thermoplastic material. Alternatively or additionally, the displacement device consists of a thermoplastic material. Also alternatively or additionally, the displacement device is fusible. Meltable in the sense of the invention means that the displacement device can be heated in this way is to be plastically deformed by simple means. A temperature required for this should not damage an insert.

Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Insertsystem zum Einbringen in einen Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe. Das Insertsystem weist ein Insert mit einer Fügeseite, die beim Einbringen des Inserts in einen Vorformling dem Vorformling zugewandt ist, auf. Überdies weist das Insertsystem eine erfindungsgemäße Verdrängungsvorrichtung auf, wobei die Verdrängungsvorrichtung an der Fügeseite des Inserts angeordnet ist.Furthermore, the object is achieved according to the invention by an insert system for introduction into a preform made of fiber fabric or fiber fabric impregnated with a matrix material. The insert system has an insert with a joining side facing the preform as the insert is placed in a preform. Moreover, the insert system has a displacement device according to the invention, wherein the displacement device is arranged on the joining side of the insert.

Ein erfindungsgemäßes Insertsystem hat gegenüber herkömmlichen Inserts den Vorteil, dass ein Einbringen des Inserts in einen Vorformling sowie ein Verdrängen der Fasern des Vorformlings beim Einbringen des Inserts optimiert wird. Somit können Fertigungskosten, insbesondere Nacharbeitskosten, reduziert werden.An insert system according to the invention has the advantage over conventional inserts that insertion of the insert into a preform and displacement of the fibers of the preform during insertion of the insert is optimized. Thus, manufacturing costs, in particular rework costs, can be reduced.

Vorzugsweise weist das Insert ein Sackloch und/oder ein Durchgangsloch und/oder ein Innengewinde auf. Erfindungsgemäß können eine Vielzahl unterschiedlicher Sacklöcher und/oder Durchgangslöcher vorgesehen sein, die unterschiedliche Querschnitte, wie z. B. rund, oval, vieleckig, rechteckig, quadratisch oder dreieckig, aufweisen. Derartige Funktionsabschnitte sind von der Verdrängungsvorrichtung abdeckbar und somit vor äußeren Einflüssen, wie z. B. dem Eindringen von Matrixwerkstoff beim oder nach dem Imprägnieren des Vorformlings, schätzbar.Preferably, the insert has a blind hole and / or a through hole and / or an internal thread. According to the invention, a plurality of different blind holes and / or through holes may be provided, the different cross sections, such. B. round, oval, polygonal, rectangular, square or triangular, have. Such functional sections can be covered by the displacement device and thus against external influences, such. As the penetration of matrix material during or after the impregnation of the preform, estimable.

Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Einbringen eines Inserts in einen Vorformling aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe gelöst. Das Verfahren aufweisend die Schritte:

  • – Bereitstellen eines Vorformlings aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe; und
  • – Einbringen eines erfindungsgemäßen Insertsystems in den Vorformling.
Furthermore, the object is achieved in accordance with the invention by a method for introducing an insert into a preform made of fiber fabric or of fiber material impregnated with a matrix material. The method comprising the steps:
  • - Providing a preform made of fiber fabric or with a matrix material impregnated fiber fabric; and
  • - Introducing an insert system according to the invention in the preform.

Das Verfahren hat den Vorteil, dass das Insert besonders leicht und mit einfachen Mitteln in den Vorformling einbringbar ist. Das Risiko einer Beschädigung des Inserts beim Einbringen wird erheblich reduziert. Dabei wird eine Fügeseite des Inserts durch die Verdrängungsvorrichtung zumindest teilweise geschützt.The method has the advantage that the insert is particularly easy and can be introduced into the preform by simple means. The risk of damaging the insert during insertion is considerably reduced. In this case, a joining side of the insert is at least partially protected by the displacement device.

Es ist bevorzugt, dass die Verdrängungsvorrichtung während des Einbringens und/oder nach dem Einbringen des Insertsystems in das Fasergewebe des Vorformlings mittels einer Heizvorrichtung erwärmt wird. Eine Erwärmung hat beispielsweise den Vorteil, dass die Verdrängungsvorrichtung hierdurch aufweichbar und somit leichter deformierbar ist. Auf diese Weise ist eine Dichtung zwischen Insert und Verdrängungsvorrichtung ausbildbar bzw. verbesserbar.It is preferred that the displacement device is heated by means of a heating device during the introduction and / or after the introduction of the insert system into the fiber fabric of the preform. Heating, for example, has the advantage that the displacement device can thereby be softened and thus easily deformed. In this way, a seal between insert and displacement device can be formed or improved.

Weiter bevorzugt wird die Verdrängungsvorrichtung während des Einbringens und/oder nach dem Einbringen des Insertsystems in das Fasergewebe des Vorformlings derart plastisch verformt, dass zumindest ein Bereich der Fügeseite des Inserts von der verformten Verdrängungsvorrichtung abgedichtet wird. Der abgedichtete Bereich der Fügeseite weist vorzugsweise eine Ausnehmung des Inserts auf. Die Abdichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, ein Eindringen eines Matrixwerkstoffs, der für die Herstellung eines Faserverbundbauteils zum Einbringen in das Fasergewebe des Vorformlings ausgebildet ist, in den abgedichteten Bereich zu verhindern. Dies hat den Vorteil, dass eine aufwändige Nacharbeit des Inserts nach dem Imprägnieren des Vorformlings somit vermeidbar ist. Des Weiteren kann die Verdrängungsvorrichtung größere Fertigungstoleranzen aufweisen, da etwaige Undichtigkeiten zwischen Insert und Verdrängungsvorrichtung durch plastisches Verformen der Verdrängungsvorrichtung leicht schließbar sind, um eine Abdichtung herzustellen.More preferably, during insertion and / or after inserting the insert system into the fibrous web of the preform, the displacing device is plastically deformed such that at least a portion of the joining side of the insert is sealed by the deformed displacing device. The sealed region of the joining side preferably has a recess of the insert. The seal is preferably designed to prevent penetration of a matrix material, which is formed for the production of a fiber composite component for introduction into the fiber fabric of the preform, in the sealed area. This has the advantage that a complicated reworking of the insert after the impregnation of the preform is thus avoidable. Furthermore, the displacement device can have greater manufacturing tolerances, since any leaks between the insert and the displacement device can be easily closed by plastically deforming the displacement device in order to produce a seal.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in nachfolgenden Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further, measures improving the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are shown schematically in the following figures. All of the claims, description or drawings resulting features and / or advantages, including constructive details and spatial arrangements may be essential to the invention both in itself and in the various combinations.

In den Figuren zeigt jeweils schematisch:In the figures, each schematically shows:

1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Insertsystems mit einem Vorformling und einem Werkzeug zu einem ersten Zeitpunkt; 1 a side view of a preferred embodiment of an insert system according to the invention with a preform and a tool at a first time;

2 das erfindungsgemäße Insertsystem mit Vorformling und Werkzeug aus 1 zu einem zweiten Zeitpunkt; und 2 the insert system according to the invention with preform and tool 1 at a second time; and

3 ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 a flow diagram of a preferred embodiment of the method according to the invention.

1 zeigt schematisch in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Insertsystems 10 mit einem Vorformling 3 und einem Werkzeug zu einem ersten Zeitpunkt, wobei der erste Zeitpunkt vor dem Einbringen des Insertsystems 10 in den Vorformling 3 liegt. 1 shows schematically in a side view a preferred embodiment of an insert system according to the invention 10 with a preform 3 and a tool at a first time, the first time prior to insertion of the insert system 10 in the preform 3 lies.

Das Insertsystem 10 weist ein Insert 2 mit einer Ausnehmung 6 auf, die als Sackloch 11 ausgebildet ist. Das Insert 2 weist in dem Sackloch 11 ein Innengewinde 12 auf. Ein derartiges Insert 2 ist für die Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einem Innengewinde 12 verwendbar. An einer Fügeseite 8 des Inserts 2, die in eine Einbringrichtung E des Insertsystems 10 weist, ist eine Verdrängungsvorrichtung 1 angeordnet. Die Verdrängungsvorrichtung 1 weist einen Anschlussabschnitt 4 und einen Verdrängungsabschnitt 5 auf. Der Anschlussabschnitt 4 weist eine Koppelvorrichtung 7 auf, die in dieser Ausführungsform zylindrisch ausgebildet und in der Ausnehmung 6 des Inserts 2 angeordnet ist. Die Koppelvorrichtung 7 weist beispielsweise ein Außengewinde auf und ist mit dem Innengewinde 12 verschraubt. Alternativ weist die Koppelvorrichtung 7 Rillen und/oder eine derart raue Oberfläche auf, dass die Koppelvorrichtung 7 kraftschlüssig in der Ausnehmung gehalten ist. Vorzugsweise weist die Koppelvorrichtung 7 einen Außendurchmesser auf, der großer als ein Innendurchmesser der Ausnehmung 6 des Inserts 2 ist, um einen Halt der Verdrängungsvorrichtung 1 an dem Insert 2 zu verbessern.The insert system 10 has an insert 2 with a recess 6 on that as a blind hole 11 is trained. The insert 2 points in the blind hole 11 an internal thread 12 on. Such an insert 2 is for the production of a fiber composite component with an internal thread 12 usable. On a joining side 8th of the insert 2 in an insertion direction E of the insert system 10 indicates is a displacement device 1 arranged. The displacement device 1 has a connection section 4 and a displacement section 5 on. The connection section 4 has a coupling device 7 on, which are cylindrical in this embodiment and in the recess 6 of the insert 2 is arranged. The coupling device 7 has, for example, an external thread and is with the internal thread 12 screwed. Alternatively, the coupling device 7 Grooves and / or such a rough surface on that the coupling device 7 frictionally held in the recess. Preferably, the coupling device 7 an outer diameter larger than an inner diameter of the recess 6 of the insert 2 is to stop the displacement device 1 on the insert 2 to improve.

An dem Anschlussabschnitt 4 der Verdrängungsvorrichtung ist der Verdrängungsabschnitt 5 angeordnet. Der Verdrängungsabschnitt 5 ist im Wesentlichen kegelförmig ausgebildet, wobei eine Spitze des Kegels in Einbringrichtung E weist. Eine breite Seite des Kegels ist in dieser bevorzugten Ausführungsform einer Kontur der Fügeseite 8 des Inserts 2 angepasst und überragt die Fügeseite 8 seitlich. Alternativ schließt die Verdrängungsvorrichtung 1 mit der Fügeseite 8 bündig ab.At the connection section 4 the displacement device is the displacement section 5 arranged. The displacement section 5 is substantially conical, with a tip of the cone in the direction of insertion E has. A broad side of the cone in this preferred embodiment is a contour of the joining side 8th of the insert 2 adapted and surmounted the joining side 8th laterally. Alternatively, the displacement device closes 1 with the joining side 8th flush off.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Verdrängungsvorrichtung 1 und das Insert um eine Längsachse 15 des Insertsystems 10 rotationssymmetrisch ausgebildet.In this embodiment, the displacement device 1 and the insert about a longitudinal axis 15 of the insert system 10 formed rotationally symmetrical.

Eine der Verdrängungsvorrichtung 1 abgewandte Seite des Inserts 2 ist an einem Werkzeugoberteil 9a angeordnet bzw. an diesem gehalten. In Einbringrichtung E von dem Insertsystem 10 beabstandet ist ein Vorformling 3 auf einem Werkzeugunterteil 9b angeordnet. Zum Einbringen des Inserts 2 bzw. des Insertsystems 10 in den Vorformling 3 ist das Werkzeugoberteil 9a in Einbringrichtung E zum Werkzeugunterteil 9b verfahrbar. Dabei gerät zunächst eine Spitze der Verdrängungsvorrichtung 1 mit dem Vorformling 3 in Eingriff. Durch ein weiteres Eindringen der Verdrängungsvorrichtung 1 in den Vorformling 3 ist Fasermaterial des Vorformlings 3 von dem Verdrängungsabschnitt 5 der Verdrängungsvorrichtung 1 zumindest teilweise seitlich zur Einbringrichtung E verdrängbar und das Insert 2 somit in den Vorformling 3 einbringbar.One of the displacement device 1 opposite side of the insert 2 is on a tool shell 9a arranged or held on this. In the insertion direction E of the insert system 10 spaced is a preform 3 on a tool base 9b arranged. For inserting the insert 2 or the insert system 10 in the preform 3 is the tool shell 9a in the direction of insertion E to the lower tool part 9b traversable. At first a tip of the displacement device 1 with the preform 3 engaged. By further penetration of the displacement device 1 in the preform 3 is fiber material of the preform 3 from the displacement section 5 the displacement device 1 at least partially laterally displaceable to the insertion direction E and the insert 2 thus in the preform 3 recoverable.

In diesem Beispiel weist das Werkzeugunterteil 9b eine Freimachung 14 auf, in die ein Teil des Insertsystems 10, das durch den Vorformling 3 hindurchgeführt wurde, einführbar ist, um eine Beschädigung des Inserts 2 durch das Werkzeugunterteil 9b zu vermeiden. An der Freimachung 14 ist eine Heizvorrichtung 13 zum Erwärmen der Verdrängungsvorrichtung 1 angeordnet.In this example, the tool base points 9b a franking 14 in which part of the insert system 10 that through the preform 3 has been inserted, is insertable to damage the insert 2 through the lower tool part 9b to avoid. At the postage 14 is a heater 13 for heating the displacement device 1 arranged.

2 zeigt die Anordnung aus 1 zu einem zweiten Zeitpunkt. Der zweite Zeitpunkt liegt nach dem Einbringen des Insertsystems 10 in den Vorformling 3. Die der Fügeseite 8 entgegengesetzte Seite des Inserts 2 ist in diesem Beispiel auf einer Ebene mit einer Oberseite 3a des Vorformlings 3 angeordnet und das Insert 2 in den Vorformling 3 eingebracht. Die Verdrängungsvorrichtung 1 sowie ein Teil des Inserts 2, an dem die Verdrängungsvorrichtung 1 angeordnet ist, sind in der Freimachung 14 des Werkzeugunterteils 9b angeordnet. Durch das Verfahren des Insertsystems 10 in Einbringrichtung E ist die Verdrängungsvorrichtung 1 durch einen Gegendruck des Werkzeugunterteils 9b verformt worden. Die Verdrängungsvorrichtung 1 wurde dabei derart verformt, dass diese die Ausnehmung 6 gegen ein Eindringen von Matrixwerkstoff abdichtet. 2 shows the arrangement 1 at a second time. The second time is after insertion of the insert system 10 in the preform 3 , The joining side 8th opposite side of the insert 2 in this example is on a plane with a top 3a of the preform 3 arranged and the insert 2 in the preform 3 brought in. The displacement device 1 as well as a part of the insert 2 to which the displacement device 1 is arranged in the franking 14 of the lower tool part 9b arranged. By the procedure of the insert system 10 in the direction of insertion E is the displacement device 1 by a counterpressure of the tool lower part 9b deformed. The displacement device 1 was deformed in such a way that this is the recess 6 seals against penetration of matrix material.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Im ersten Verfahrensschritt 100 wird ein Vorformling 3 aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe bereitgestellt, z. B. auf einem Werkzeugunterteil 9b eines Werkzeugs, wie z. B. eines Formgebungswerkzeugs, abgestellt. 3 shows a flowchart of a method according to the present invention. In the first process step 100 becomes a preform 3 fiber fabric or fibrous web impregnated with a matrix material, e.g. B. on a tool base 9b a tool, such as. B. a forming tool, parked.

Im einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird ein erfindungsgemäßes Insertsystem 10 bereitgestellt, z. B. an einem Werkzeugoberteil 9a eines Werkzeugs, wie z. B. eines Formgebungswerkzeugs, angeordnet bzw. an diesem lösbar fixiert.In a second process step 200 becomes an insert system according to the invention 10 provided, for. B. on a tool shell 9a a tool, such as. B. a forming tool, arranged or fixed to this releasably.

In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird das Insertsystem 10 in den Vorformling 3 eingebracht. Dabei wird z. B. das Werkzeugoberteil 9a mit daran angeordnetem Insertsystem 10 in Einbringrichtung E zum Werkzeugunterteil 9b verfahren. Zusätzlich oder alternativ wird das Werkzeugunterteil 9b in dem dritten Verfahrensschritt 300 entgegen der Einbringrichtung E verfahren. Beim Einbringen des Insertsystems 10 in den Vorformling gerät zunächst die Verdrängungsvorrichtung 1 mit der Oberseite 3a des Vorformlings 3 in Kontakt. Dies funktioniert bei einer entsprechenden Anordnung selbstverständlich auch mit einem Insertsystem 10, das zunächst die Unterseite 3b des Vorformlings 3 kontaktiert. Nach dem Kontaktieren dringt die Verdrängungsvorrichtung 1 in den Vorformling 3 ein und verdrängt das Fasermaterial bzw. das imprägnierte Fasermaterial zumindest teilweise quer zur Einbringrichtung E. Hierbei formt die Verdrängungsvorrichtung 1 einen Kanal in dem Vorformling 2, der diesen von dessen Oberseite 3a zur Unterseite 3b durchdringt und in den das Insert 2 während des dritten Verfahrensschritts 300 in Einbringrichtung E eingeführt wird. Vorzugsweise durchdringen die Verdrängungsvorrichtung 1 und ein Teil des Inserts 2 den Vorformling komplett und dringen in eine Freimachung 14 des Werkzeugunterteils 9b ein. Somit wird eine Beschädigung des Inserts 2 durch das Formunterteil 9b vermieden. Ebenfalls bevorzugt wird dabei die Verdrängungsvorrichtung 1 zumindest teilweise von dem Werkzeugunterteil 9b verformt. Die Verdrängungsvorrichtung 1 dichtet zumindest nach dieser Verformung die Ausnehmung 6 des Inserts 2 vor dem Eindringen eines flüssigen Matrixwerkstoffs ab.In a third process step 300 becomes the insert system 10 in the preform 3 brought in. This z. B. the tool shell 9a with an insert system arranged thereon 10 in the direction of insertion E to the lower tool part 9b method. Additionally or alternatively, the lower tool part 9b in the third process step 300 proceed counter to the insertion direction E. When inserting the insert system 10 in the preform first comes the displacement device 1 with the top 3a of the preform 3 in contact. This works with a corresponding arrangement, of course, with an insert system 10 that's the bottom first 3b of the preform 3 contacted. After contacting, the displacement device penetrates 1 in the preform 3 and displaces the fiber material or the impregnated fiber material at least partially transversely to the insertion direction E. Here forms the displacement device 1 a channel in the preform 2 that of its top 3a to the bottom 3b penetrates and into the insert 2 during the third process step 300 is introduced in the insertion direction E. Preferably, the displacement device penetrate 1 and part of the insert 2 complete the preform and penetrate into a franking 14 of the lower tool part 9b one. This will damage the insert 2 through the mold bottom 9b avoided. Also preferred is the displacement device 1 at least partially from the lower tool part 9b deformed. The displacement device 1 seals the recess at least after this deformation 6 of the insert 2 before the penetration of a liquid matrix material.

In einem optionalen vierten Verfahrensschritt 400 wird die Verdrängungsvorrichtung 1 mittels einer Heizvorrichtung 13 derart erwärmt, um eine Verformbarkeit der Verdrängungsvorrichtung 1 zu verbessern. Der vierte Verfahrensschritt 400 wird dabei vorzugsweise parallel bzw. im Wesentlichen parallel mit dem dritten Verfahrensschritt 300 durchgeführt. Dabei ist ein Erwärmen bzw. Aufweichen der Verdrängungsvorrichtung 1 vor dem Durchdringen des Vorformlings 3 zu vermeiden, da dies die eine Eigenschaft des Verdrängungsabschnitts 5, Fasermaterial zu verdrängen, herabsetzen würde.In an optional fourth process step 400 becomes the displacement device 1 by means of a heating device 13 heated to a deformability of the displacement device 1 to improve. The fourth process step 400 is preferably parallel or substantially parallel with the third method step 300 carried out. In this case, heating or softening of the displacement device 1 before penetrating the preform 3 to avoid, as this is the one property of the displacement section 5 To displace fiber material would minimize.

Nach Beendigung des Verfahrens kann der Vorformling beispielsweise mit einem Matrixwerkstoff imprägniert werden. Nach einem anschließenden Auseinanderfahren von Werkzeugoberteil 9a und Werkzeugunterteil 9b die Verdrängungsvorrichtung 1 vorzugsweise von dem Insert 2 entnehmbar und die Ausnehmung 6 somit von außen zugänglich.After completion of the process, the preform can be impregnated, for example, with a matrix material. After a subsequent moving apart of the upper part of the tool 9a and lower tool part 9b the displacement device 1 preferably from the insert 2 removable and the recess 6 thus accessible from the outside.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verdrängungsvorrichtungdisplacement device
22
Insertinsert
33
Vorformlingpreform
3a3a
Oberseitetop
3b3b
Unterseitebottom
44
Anschlussabschnittconnecting section
55
Verdrängungsabschnittdisplacement section
66
Ausnehmungrecess
77
Koppelvorrichtungcoupling device
88th
FügeseiteAdd page
9a9a
WerkzeugoberteilUpper die
9b9b
WerkzeugunterteilTool part
1010
Insertsysteminsert system
1111
Sacklochblind
1212
Innengewindeinner thread
1313
Heizvorrichtungheater
1414
Freimachungfranking
1515
Längsachselongitudinal axis
100100
erster Verfahrensschrittfirst process step
200200
zweiter Verfahrensschrittsecond process step
300300
dritter Verfahrensschrittthird process step
400400
vierter Verfahrensschrittfourth process step
Ee
Einbringrichtungof introduction

Claims (13)

Verdrängungsvorrichtung (1) für ein Insert (2), das zum Einbringen in einen Vorformling (3) aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe ausgebildet ist, aufweisend einen Anschlussabschnitt (4) sowie einen Verdrängungsabschnitt (5), wobei der Anschlussabschnitt (4) zum Anbinden der Verdrängungsvorrichtung (1) an das Insert (2) ausgebildet ist, und wobei der Verdrängungsabschnitt (5) derart ausgebildet ist, beim Einbringen der Verdrängungsvorrichtung (1) in den Vorformling (3) in eine Einbringrichtung (E) das Fasergewebe zumindest teilweise quer zur Einbringrichtung (E) zu verdrängen.Displacement device ( 1 ) for an insert ( 2 ) which is to be introduced into a preform ( 3 ) is formed from fiber fabric or fiber material impregnated with a matrix material, comprising a connection section ( 4 ) as well as a displacement section ( 5 ), wherein the connection section ( 4 ) for connecting the displacement device ( 1 ) to the insert ( 2 ), and wherein the displacement section ( 5 ) is formed in such a way when introducing the displacement device ( 1 ) in the preform ( 3 ) in an insertion direction (E) to displace the fiber fabric at least partially transversely to the insertion direction (E). Verdrängungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungsabschnitt (5) zumindest teilweise kegel- und/oder kugelförmig ausgebildet ist.Displacement device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the displacement section ( 5 ) is at least partially conical and / or spherical. Verdrängungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussabschnitt (4) derart ausgebildet ist, in eine Ausnehmung (6) des Inserts (2) einzugreifen.Displacement device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the connection section ( 4 ) is formed in such a way, in a recess ( 6 ) of the insert ( 2 ) intervene. Verdrängungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussabschnitt (4) derart ausgebildet ist, eine Ausnehmung (6) des Inserts vor dem Eindringen eines Matrixwerkstoffs, der für die Herstellung eines Faserverbundbauteils zum Einbringen in das Fasergewebe des Vorformlings (3) ausgebildet ist, abzudichten.Displacement device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection section ( 4 ) is formed such a recess ( 6 ) of the insert prior to the penetration of a matrix material, which is used for the production of a fiber composite component for introduction into the fiber fabric of the preform ( 3 ) is formed to seal. Verdrängungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussabschnitt (4) eine Koppelvorrichtung (7) aufweist, die zum reibschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Koppeln mit dem Insert (2) ausgebildet ist.Displacement device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection section ( 4 ) a coupling device ( 7 ), which for frictional and / or non-positive coupling with the insert ( 2 ) is trained. Verdrängungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung (7) derart ausgebildet ist, dass eine einen Schwellwert übersteigende Druckkraft auf die Verdrängungsvorrichtung (1) ein Lösen der Koppelvorrichtung (7) vom Insert (2) bewirkt.Displacement device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the coupling device ( 7 ) is designed such that a pressure exceeding a threshold pressure force on the displacement device ( 1 ) a release of the coupling device ( 7 ) from the insert ( 2 ) causes. Verdrängungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussabschnitt (4) derart ausgebildet ist, eine Fügeseite (8) des Inserts (2), die beim Einbringen des Inserts (2) in den Vorformling (3) dem Vorformling (3) zugewandt ist, vollständig oder im Wesentlichen vollständig zu bedecken.Displacement device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection section ( 4 ) is designed such a joining side ( 8th ) of the insert ( 2 ) when inserting the insert ( 2 ) in the preform ( 3 ) the Preform ( 3 ), completely or substantially completely cover. Verdrängungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängungsvorrichtung (1) ein thermoplastisches Material aufweist und/oder aus einem thermoplastischen Material besteht und/oder aufschmelzbar ist.Displacement device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement device ( 1 ) comprises a thermoplastic material and / or consists of a thermoplastic material and / or is meltable. Insertsystem (10) zum Einbringen in einen Vorformling (3) aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe, aufweisend ein Insert (2) mit einer Fügeseite (8), die beim Einbringen des Inserts (2) in einen Vorformling (3) dem Vorformling (3) zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Insertsystem (10) eine Verdrängungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, wobei die Verdrängungsvorrichtung (1) an der Fügeseite (8) des Inserts (2) angeordnet ist.Insert system ( 10 ) for introduction into a preform ( 3 ) of fibrous or fibrous web impregnated with a matrix material, comprising an insert ( 2 ) with a joining side ( 8th ) when inserting the insert ( 2 ) in a preform ( 3 ) the preform ( 3 ), characterized in that the insert system ( 10 ) a displacement device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the displacement device ( 1 ) on the joining side ( 8th ) of the insert ( 2 ) is arranged. Insertsystem (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (2) ein Sackloch (11) und/oder ein Durchgangsloch und/oder ein Innengewinde (12) aufweist.Insert system ( 10 ) according to claim 9, characterized in that the insert ( 2 ) a blind hole ( 11 ) and / or a through hole and / or an internal thread ( 12 ) having. Verfahren zum Einbringen eines Inserts (2) in einen Vorformling (3) aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe, aufweisend die Schritte: – Bereitstellen eines Vorformlings (3) aus Fasergewebe oder aus mit einem Matrixwerkstoff imprägniertem Fasergewebe; und – Einbringen eines Insertsystems (10) nach einem der Ansprüche 9 oder 10 in den Vorformling (3).Method for introducing an insert ( 2 ) in a preform ( 3 ) of fibrous or fibrous web impregnated with a matrix material, comprising the steps of: - providing a preform ( 3 ) of fibrous fabric or fiber fabric impregnated with a matrix material; and - inserting an insert system ( 10 ) according to one of claims 9 or 10 in the preform ( 3 ). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Verdrängungsvorrichtung (1) während des Einbringens und/oder nach dem Einbringen des Insertsystems (10) in das Fasergewebe des Vorformlings (3) mittels einer Heizvorrichtung (13) erwärmt wird.Method according to claim 11, characterized in that the displacement device ( 1 ) during insertion and / or after insertion of the insert system ( 10 ) in the fibrous web of the preform ( 3 ) by means of a heating device ( 13 ) is heated. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Verdrängungsvorrichtung (1) während des Einbringens und/oder nach dem Einbringen des Insertsystems (10) in das Fasergewebe des Vorformlings (3) derart plastisch verformt wird, dass zumindest ein Bereich der Fügeseite (8) des Inserts (2) von der verformten Verdrängungsvorrichtung (1a) abgedichtet wird.Method according to claim 11 or 12, characterized in that the displacement device ( 1 ) during insertion and / or after insertion of the insert system ( 10 ) in the fibrous web of the preform ( 3 ) is plastically deformed such that at least a region of the joining side ( 8th ) of the insert ( 2 ) from the deformed displacement device ( 1a ) is sealed.
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