DE102015005492B4

DE102015005492B4 - Flow aid for an infusion structure and infusion structure and method for infiltrating a fibrous material

Info

Publication number: DE102015005492B4
Application number: DE102015005492.9A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Gajewski
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2035-05-01
Also published as: DE102015005492A1

Abstract

Fließhilfe (3, 4) für einen Infusionsaufbau zum Infiltrieren eines Fasermaterials (220, 230) mit Matrixmaterial (500),wobei die Fließhilfe eine erste Kammer (31, 41) und eine zweite Kammer (32, 42) mit jeweils veränderlichem Innenvolumen aufweist,wobei die zweite Kammer eine flächige Kanalstruktur der Fließhilfe ausbildet,wobei ein maximal mögliches Innenvolumen der ersten Kammer (31, 41) größer oder gleich einem maximal möglichen Innenvolumen der zweiten Kammer (32, 42) ist, wobei die Innenvolumina der ersten und der zweiten Kammer miteinander derart in Wirkverbindung stehen, dass eine Vergrößerung des Innenvolumens der ersten Kammer (31, 41) eine Verkleinerung des Innenvolumens der zweiten Kammer (32, 42) bewirkt,wobei die erste Kammer (31, 41) und die zweite Kammer (32, 42) als separate Komponenten in Form voneinander getrennter Schläuche zur Anordnung in einer Aussparung (611, 621) eines Kerns (610, 620) ausgebildet sind undwobei die zweite Kammer (32, 42) wenigstens eine Öffnung (33) und/oderSollbruchstelle aufweist, durch die Matrixmaterial (500) aus dem Innenvolumen der zweiten Kammer (32, 42) heraus in das Fasermaterial (220, 230) injizierbar ist.Flow aid (3, 4) for an infusion structure for infiltrating a fiber material (220, 230) with matrix material (500), the flow aid having a first chamber (31, 41) and a second chamber (32, 42) each with a variable internal volume, wherein the second chamber forms a flat channel structure of the flow aid, wherein a maximum possible internal volume of the first chamber (31, 41) is greater than or equal to a maximum possible internal volume of the second chamber (32, 42), the internal volumes of the first and second chambers are operatively connected to one another in such a way that an increase in the internal volume of the first chamber (31, 41) causes a reduction in the internal volume of the second chamber (32, 42), the first chamber (31, 41) and the second chamber (32, 42 ) are designed as separate components in the form of separate hoses for arrangement in a recess (611, 621) of a core (610, 620), and the second chamber (32, 42) has at least one opening (33) and/or predetermined breaking point through which Matrix material (500) from the inner volume of the second chamber (32, 42) can be injected into the fiber material (220, 230).

Description

Die Erfindung betrifft eine Fließhilfe für einen Infusionsaufbau zum Infiltrieren eines Fasermaterials mit einem Matrixmaterial, einen Infusionsaufbau zum Infiltrieren eines Fasermaterials sowie ein Verfahren zum Infiltrieren eines Fasermaterials mit Matrixmaterial.The invention relates to a flow aid for an infusion structure for infiltrating a fibrous material with a matrix material, an infusion structure for infiltrating a fibrous material and a method for infiltrating a fibrous material with matrix material.

Bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen mithilfe eines Harzinfusionsverfahrens soll die Verteilung des Matrixmaterials und damit die Imprägnierung des trockenen Fasermaterials möglichst schnell erfolgen. Dabei spielt u. a. die Druckdifferenz zwischen Harzreservoir und Bauteilkavität eine wichtige Rolle. Bei Harzinfusionsverfahren auf einseitig formgebendem Werkzeug ist diese Druckdifferenz in der Regel auf ca. 1 bar beschränkt. Bei Harzinjektionsverfahren in einer geschlossenen Kavität (z. B. beim RTM-Verfahren) kann der Injektionsdruck deutlich höher gewählt werden. Für hohe Infiltrationsdrücke sind allerdings entsprechende Apparaturen notwendig, die teilweise mit hohen Kosten verbunden sind. Insbesondere bei der Herstellung von mehrschichtigen Bauteilen mit Kern ist der maximale Injektionsdruck des Matrixmaterials zudem durch die Werkstoffeigenschaften des Kernmaterials begrenzt.When manufacturing fiber composite components using a resin infusion process, the distribution of the matrix material and thus the impregnation of the dry fiber material should take place as quickly as possible. Among other things, the pressure difference between the resin reservoir and the component cavity plays an important role. In the case of resin infusion processes on a one-sided shaping tool, this pressure difference is usually limited to approx. 1 bar. In the case of resin injection processes in a closed cavity (e.g. in the RTM process), the injection pressure can be selected to be significantly higher. For high infiltration pressures, however, appropriate equipment is necessary, which is sometimes associated with high costs. The maximum injection pressure of the matrix material is also limited by the material properties of the core material, particularly in the production of multi-layer components with a core.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Steigerung der Infiltrationsgeschwindigkeit von Faserverbundbauteilen bekannt, von denen einige im Folgenden kurz umrissen werden sollen; dabei wird zwischen einer Harzinfusion auf einseitig formgebendem Werkzeug und einer Verwendung eines geschlossenen Werkzeugs differenziert.Various methods for increasing the infiltration rate of fiber composite components are known from the prior art, some of which will be briefly outlined below; A distinction is made between resin infusion on a mold that gives shape on one side and use of a closed mold.

Bei der Harzinfusion auf einseitig formgebendem Werkzeug wird häufig eine flächige Fließhilfe auf die Bauteiloberfläche oder auf ein Abreißgewebe gelegt, das auf der Bauteiloberfläche angeordnet ist. Eine solche Fließhilfe ist ein Halbzeug mit hoher Permeabilität. Häufig werden diese Fließhilfen als textiles Geflecht, Gewirk, Gestrick, teilweise als Vlies oder andersartig ausgeführt. In der Druckschrift DE 10 2008 006 261 B 3 ist beispielsweise eine flächige, gitter- oder gewebeartige Fließhilfe beschrieben, die aus Metall, Kunststoffen oder textilen Halbzeugen besteht und sich nicht unter Vakuum stark kompaktieren lässt.In the case of resin infusion on a one-sided shaping tool, a flat flow aid is often placed on the component surface or on a tear-off fabric that is arranged on the component surface. Such a flow aid is a semi-finished product with high permeability. These flow aids are often designed as a textile mesh, knitted fabric, knitted fabric, sometimes as a fleece or otherwise. In the pamphlet DE 10 2008 006 261 B 3 describes, for example, a flat, grid-like or fabric-like flow aid that consists of metal, plastics or textile semi-finished products and cannot be strongly compacted under vacuum.

Aufgrund der hohen Permeabilität der flächigen Fließhilfe kann sich das Matrixmaterial beim Infiltrationsprozess zügig über die gesamte Bauteiloberfläche ausbreiten, von wo aus es in darunterliegendes Fasermaterial eindringen kann. Für eine ausreichend große Zufuhr von Matrixmaterial in die flächige Fließhilfe werden teilweise zusätzliche Fließkanäle verwendet.Due to the high permeability of the flat flow aid, the matrix material can quickly spread over the entire component surface during the infiltration process, from where it can penetrate into the underlying fiber material. Additional flow channels are sometimes used for a sufficiently large supply of matrix material into the flat flow aid.

Ist die Infiltration abgeschlossen, verbleibt Matrixmaterial in der Fließhilfe sowie den ggf. verwendeten Fließkanälen und härtet dort aus. Nach dem Aushärteprozess wird die Fließhilfe samt beinhaltetem Matrixmaterial meist zusammen mit dem Abreißgewebe vom Bauteil entfernt und entsorgt. Das Abtrennen der Fließhilfe kann sich aufgrund des darin ausgehärteten Matrixmaterials schwierig gestalten und sogar zu Bauteilschädigungen führen. Zudem wird auf diese Weise eine nicht unerhebliche Menge an Matrixmaterial nach dem Herstellungsprozess entsorgt, was mit entsprechenden Kosten verbunden ist.Once the infiltration is complete, the matrix material remains in the flow aid and any flow channels used and hardens there. After the curing process, the flow aid and the matrix material it contains are usually removed from the component together with the peel-off fabric and disposed of. Separating the flow aid can be difficult due to the hardened matrix material in it and can even lead to component damage. In addition, in this way a not inconsiderable amount of matrix material is disposed of after the manufacturing process, which is associated with corresponding costs.

Die Verwendung von flächigen Fließhilfen wird beispielsweise in den Druckschriften DE 102 03 975 C 1, DE 10 2009 060 699 B 4 und DE 10 2008 006 261 B3 beschrieben. Die Verwendung von Fließkanälen wird zum Beispiel in der Druckschrift DE 10 2011 111 452 A1 offenbart.The use of flat flow aids is described, for example, in the publications DE 102 03 975 C 1, DE 10 2009 060 699 B 4 and DE 10 2008 006 261 B3 described. The use of flow channels is discussed, for example, in reference DE 10 2011 111 452 A1 disclosed.

Aus der Druckschrift WO 2014/173389 A1 ist eine Fließhilfe bekannt, die eine harzdichte obere Lage und eine untere Lage aufweist. Die beiden Lagen sind in einem Randbereich der Fließhilfe miteinander verbunden und stellen einen Fließraum zwischen den beiden Lagen bereit. Die untere Lage weist mindestens einen Auslass zum Ausleiten von Harz in einen Innenraum des Infusionsaufbaus auf.From the pamphlet WO 2014/173389 A1 a flow aid is known which has a resin-tight upper layer and a lower layer. The two layers are connected to one another in an edge area of the flow aid and provide a flow space between the two layers. The lower layer has at least one outlet for discharging resin into an interior space of the infusion set-up.

In der Druckschrift DE 10 2012 107 820 A 1 wird eine Möglichkeit beschrieben, temporäre Fließkanäle bei Harzinfusionsverfahren auf einseitig formgebendem Werkzeug zu realisieren, indem durch Auflegen eines geschlossenen U-Profils auf die Vakuumfolie und durch Evakuieren des dort gebildeten Hohlraumes natürliche Harzfließwege in dem Faserhalbzeug erzeugt werden.In the pamphlet DE 10 2012 107 820 A 1 describes a way of realizing temporary flow channels in resin infusion processes on one-sided shaping tool by creating natural resin flow paths in the semi-finished fiber product by placing a closed U-profile on the vacuum film and evacuating the cavity formed there.

Eine direkte Auflage von Elementen auf der Bauteiloberfläche kann jedoch zu Druckstellen führen, was Einbußen in der Oberflächenqualität nach sich ziehen kann.However, direct contact of elements on the component surface can lead to pressure points, which can result in losses in surface quality.

Bei der Anwendung des Harzinfusionsverfahrens in geschlossenem Werkzeug kann sowohl eine große Druckdifferenz zwischen Anguss des Matrixmaterials und dem zu infiltrierenden Bauteil, als auch eine große Permeabilität des vom Matrixmaterial zu durchfließenden Mediums zu einer hohen Infiltrationsgeschwindigkeit führen. Die Realisierung hoher Infiltrationsdrücke führt jedoch zu einer enormen Anforderungssteigerung an die verwendeten Apparaturen, was sowohl deren Kosten maßgeblich erhöht als auch die Handhabbarkeit des Prozesses verschlechtert. Zudem kann insbesondere bei der Herstellung von mehrschichtigen Bauteilen die maximal mögliche Druckdifferenz bei der Infiltration durch die Werkstoffeigenschaften des Kernmaterials begrenzt sein.When using the resin infusion process in a closed mold, both a large pressure difference between the sprue of the matrix material and the component to be infiltrated and a high permeability of the medium through which the matrix material flows can lead to a high infiltration rate. However, the realization of high infiltration pressures leads to an enormous increase in the demands on the equipment used, which significantly increases their costs and worsens the manageability of the process. In addition, the maximum possible pressure difference during the infiltration can be limited by the material properties of the core material, particularly in the production of multi-layer components.

Um eine Steigerung der Infiltrationsgeschwindigkeit zu erreichen, muss es dem Matrixmaterial ermöglicht werden, sich möglichst ungehindert auszubreiten und das Fasermaterial zu durchtränken.In order to achieve an increase in the rate of infiltration, the matrix material must be allowed to spread as unhindered as possible and soak the fiber material.

Es ist bekannt, dass sich durch Kanäle im Werkzeug, in dem das Faserverbundbauteil mit Matrixmaterial infiltriert wird, eine möglichst schnelle Verteilung des Matrixmaterials ermöglichen lässt. Von den Kanälen aus kann das Matrixmaterial in das Fasermaterial eindringen. Wenn das Fasermaterial bereits vollkommen infiltriert ist, verbleibt bei diesem Verfahren Matrixmaterial in den Kanälen, härtet dort aus und verbleibt auf der Bauteiloberfläche. Diese Reinharzgebiete auf der Bauteiloberfläche sind meist unerwünscht.It is known that channels in the tool, in which the fiber composite component is infiltrated with matrix material, allow the matrix material to be distributed as quickly as possible. The matrix material can penetrate into the fiber material from the channels. If the fiber material is already completely infiltrated, matrix material remains in the channels with this method, hardens there and remains on the component surface. These pure resin areas on the component surface are usually undesirable.

Es gibt verschiedene Ansätze, diesem unerwünschten Effekt entgegenzuwirken. Im Allgemeinen sehen diese Erfindungen temporäre Fließkanäle im Werkzeug vor, die während des Injektionsvorgangs eine schnelle Verteilung des Matrixmaterials zulassen, danach jedoch keinen Verbleib von Matrixmaterial in sich ermöglichen. Dieses Vorgehen ist beispielsweise aus den Druckschriften US 6 406 659 B1 und DE 199 26 896 A1 bekannt.There are various approaches to counteract this undesirable effect. In general, these inventions provide temporary flow channels in the tool that allow for rapid distribution of matrix material during the injection process but do not allow matrix material to remain thereafter. This procedure is, for example, from the publications U.S. 6,406,659 B1 and DE 199 26 896 A1 known.

Diese Werkzeuge sind mitunter jedoch sehr teuer in der Herstellung und bedürfen teilweise eines hohen Wartungsaufwands.However, these tools are sometimes very expensive to produce and sometimes require a high level of maintenance.

Anstatt im Werkzeug, können bei der Herstellung von mehrschichtigen Bauteilen auch Verteilerkanäle im Kernmaterial vorgesehen werden (vgl. beispielsweise US 6 656 411 B1 ).Instead of in the tool, distribution channels can also be provided in the core material when manufacturing multi-layer components (see, for example, U.S. 6,656,411 B1 ).

Bislang ist noch kein Verfahren bekannt, wie sich das Matrixmaterial nach der Infiltration aus den Verteilerkanälen entfernen lässt. Demnach sind die Reinharzgebiete in den Kanälen bisher unvermeidlich.So far, no method is known as to how the matrix material can be removed from the distribution channels after infiltration. Accordingly, the pure resin areas in the canals have so far been unavoidable.

Es gibt Ansätze, diese Reinharzgebiete bestmöglich für die späteren Bauteileigenschaften auszunutzen. In der Druckschrift DE 10 2011 087 622 A1 ist beispielsweise offenbart, Harzkanäle im Kernmaterial eines Sandwichbauteils mit länglichem Fasermaterial zu bestücken.There are approaches to making the best possible use of these pure resin areas for later component properties. In the pamphlet DE 10 2011 087 622 A1 discloses, for example, equipping resin channels in the core material of a sandwich component with elongated fiber material.

Damit eine hohe Permeabilität innerhalb der Verteilerkanäle während der Verteilung des Matrixmaterials gewährleistet bleibt, ist das Einbringen von Fasermaterial in diese Kanäle allerdings nur begrenzt möglich. Es ist davon auszugehen, dass innerhalb der Kanäle im späteren Bauteil kein guter Faservolumengehalt erreicht wird.However, in order to ensure high permeability within the distribution channels during the distribution of the matrix material, the introduction of fiber material into these channels is only possible to a limited extent. It can be assumed that a good fiber volume content will not be achieved within the channels in the subsequent component.

Ein weiterer Ansatz, die Permeabilität während der Verteilung des Matrixmaterials temporär zu erhöhen, sieht vor, das formgebende Werkzeug während der Infiltration nicht auf Endmaß zu verschließen. Dieses Verfahren ist als „advanced RTM“ (aRTM) oder „Compression-RTM“ (C-RTM) bekannt.Another approach to temporarily increasing the permeability during the distribution of the matrix material is not to close the shaping tool to its final dimensions during the infiltration. This method is known as "advanced RTM" (aRTM) or "Compression-RTM" (C-RTM).

Derartige Verfahren werden beispielsweise in den Druckschriften DE 101 57 655 B4 und DE 100 07 373 C1 offenbart.Such methods are, for example, in the publications DE 101 57 655 B4 and DE 100 07 373 C1 disclosed.

Die als aRTM oder C-RTM bekannten Verfahren bergen aufgrund der zunächst gewünscht mäßigen Kompaktierung des Fasermaterials das Risiko, dass sich das Fasermaterial während der Verteilung des Matrixmaterials verschiebt, weil das Matrixmaterial teilweise mit hohem Druck injiziert wird. Eine solche Verschiebung des Fasermaterials kann zu einer Verschlechterung der späteren Bauteileigenschaften führen und ist deswegen zu vermeiden.Due to the initially desired moderate compaction of the fiber material, the methods known as aRTM or C-RTM involve the risk that the fiber material will shift during the distribution of the matrix material because the matrix material is partially injected with high pressure. Such a displacement of the fiber material can lead to a deterioration in the subsequent component properties and should therefore be avoided.

Eine weitere Möglichkeit, eine schnelle Verteilung des Matrixmaterials zu realisieren, besteht darin, eine flächige Fließhilfe vorzusehen. Solche flächigen Fließhilfen sind, wie oben erwähnt, besonders aus dem Bereich der Harzinfusionsprozesse mit einseitig formgebendem Werkzeug (RIFT) bekannt.Another way of realizing a rapid distribution of the matrix material is to provide a surface flow aid. As mentioned above, such flat flow aids are known in particular from the field of resin infusion processes with a one-sided shaping tool (RIFT).

Die Druckschrift DE 20 2008 012 572 U1 offenbart, das Kernmaterial bei der Herstellung eines mehrschichtigen Verbundbauteils durch ein Harzinfusionsverfahren beidseitig mit einer dränierenden Schicht zu umgeben, die das Fließen des Harzes beim Injektionsvorgang verbessern soll.The pamphlet DE 20 2008 012 572 U1 discloses enclosing the core material on both sides with a draining layer in the production of a multi-layer composite component by a resin infusion process, which is intended to improve the flow of the resin during the injection process.

Die Verwendung einer flächigen Fließhilfe birgt den Nachteil, dass nach der Infiltration Matrixmaterial in der Fließhilfe zurückbleibt und dort aushärtet. Anders als bei Prozessen mit einseitig formgebendem Werkzeug, bei denen die flächige Fließhilfe nach Aushärtung des Matrixmaterials von der Bauteiloberfläche entfernt wird, ist dies nicht möglich, wenn die Fließhilfe innerhalb des Bauteils positioniert wurde. Ein erhöhtes Bauteilgewicht ist die Folge.The use of a flat flow aid has the disadvantage that matrix material remains in the flow aid after infiltration and hardens there. In contrast to processes with a one-sided shaping tool, in which the flat flow aid is removed from the component surface after the matrix material has hardened, this is not possible if the flow aid has been positioned within the component. The result is increased component weight.

Die EP 1 537 980 A1 beschreibt einen als Fließhilfe ausgebildeten Kern, der zur Anordnung zwischen zwei Faserlagen vorgesehen ist. Der Kern weist mehrere Kernelemente auf, die benachbart und beabstandet zueinander angeordnet sind. Die zwischen den Kernelementen gelegenen Zwischenräume bilden Fließkanäle aus, durch welche ein Harzmaterial von einer der Faserlagen zu der jeweils anderen Faserlage fließen kann. Die Kernelemente sind jeweils von einer aufblasbaren Hülle umgeben, wodurch das Volumen der Kernelemente vergrößerbar ist, sodass der Querschnitt der Fließkanäle durch das Aufblasen der Hülle verkleinert wird. Auf diese Weise kann sich in den Fließkanäle befindliches Harz ausgedrückt werden.The EP 1 537 980 A1 describes a core designed as a flow aid which is intended to be arranged between two fiber layers. The core has a plurality of core elements arranged adjacent and spaced apart from each other. The intermediate spaces located between the core elements form flow channels through which a resin material can flow from one of the fiber layers to the respective other fiber layer. The core elements are each surrounded by an inflatable shell, whereby the volume of the core elements can be increased, so that the cross section of the flow channels is reduced by inflating the shell. To this In this way, resin in the flow channels can be squeezed out.

Die DE 60 2004 005 446 T2 offenbart eine Werkzeugvorrichtung mit einer luftdichten Abdeckung, an der an einer einem Fasermaterial abgewandten Seite ein halboffenes Kanalelement angeordnet ist. Das Fasermaterial ist auf einem Formwerkzeug gelegen. Das Kanalelement weist ein Extraktionsmittel auf, durch welches in dem Kanalelement ein Unterdruck gegenüber der dem Fasermaterial zugewandten Seite erzeugbar ist. Dadurch kann die Abdeckung während eines Infiltrierens des Fasermaterials mit Harz in den Kanal eingesaugt werden und auf diese Weise mit Harz gefüllt werden. Anschließend kann das sich unterhalb der Abdeckung in dem Kanal befindliche Harz durch Aufbringung von Druck zwischen Kanal und Abdeckung wieder ausgedrückt werden.The DE 60 2004 005 446 T2 discloses a tool device with an airtight cover on which a semi-open channel element is arranged on a side facing away from a fiber material. The fiber material is located on a mold. The channel element has an extraction agent, by means of which a negative pressure can be generated in the channel element with respect to the side facing the fiber material. As a result, the cover can be sucked into the channel while the fiber material is being infiltrated with resin, and in this way can be filled with resin. The resin located below the cover in the channel can then be squeezed out again by applying pressure between the channel and the cover.

In der DE 10 2005 053 690 A1 wird ein Werkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils mit einem ersten Werkzeugteil beschrieben, das eine Arbeitskammer aufweist, in die ein Faserhalbzeug einlegbar ist und die mit einem zweiten Werkzeugteil abdeckbar ist. Das erste Werkzeugteil weist eine Vorratskammer auf, die über eine Transferleitung mit der Arbeitskammer verbunden ist. In der Vorratskammer kann ein mit Harz befüllter Vorratsbeutel angeordnet sein, der an die Transferleitung angeschlossen ist und infolge Druckbeaufschlagung entleerbar ist.In the DE 10 2005 053 690 A1 describes a tool for producing a fiber composite component with a first tool part, which has a working chamber into which a semi-finished fiber product can be inserted and which can be covered with a second tool part. The first tool part has a storage chamber which is connected to the working chamber via a transfer line. A storage bag filled with resin can be arranged in the storage chamber, which is connected to the transfer line and can be emptied as a result of pressure being applied.

Die DE 196 30 840 C1 beschreibt eine Werkzeugvorrichtung zur Herstellung eines Faserverbundbauteils. Die Vorrichtung weist ein oberes Werkzeugteil und ein unteres Werkzeugteil auf, die in einem geschlossenen Zustand eine Prozesskammer ausbilden, in welcher ein Fasermaterial aufnehmbar ist. In einer dem oberen Werkzeugteil zugewandten Funktionsoberfläche des untere Werkzeugteils sind eine erste Injektionskammer und eine zweite Injektionskammer in Form von Oberflächenvertiefungen ausgebildet, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Prozesskammer angeordnet sind. Die Werkzeugvorrichtung weist weiterhin eine elastische Membran auf, die mittels Vakuum an die Funktionsoberfläche des unteren Werkzeugteils anlegbar ist.The DE 196 30 840 C1 describes a tool device for producing a fiber composite component. The device has an upper tool part and a lower tool part which, when closed, form a process chamber in which a fiber material can be accommodated. In a functional surface of the lower tool part facing the upper tool part, a first injection chamber and a second injection chamber are formed in the form of surface depressions, which are each arranged on opposite sides of the process chamber. The tool device also has an elastic membrane that can be applied to the functional surface of the lower tool part by means of a vacuum.

Die DE 101 05 976 A1 offenbart eine als Formteil ausgebildete Fließhilfe mit einer Vakuumfolie, einer Vielzahl von an einer ersten Oberfläche der Vakuumfolie angeordneten Injektionskanälen und einer Vielzahl von ebenfalls an der ersten Oberfläche der Vakuumfolie angeordneten Vakuumleitungen. Die Injektionskanäle sind als Schläuche ausgebildet, die jeweils eine Vielzahl von Injektionsöffnungen aufweisen. Die Vakuumleitungen weisen jeweils eine Vielzahl von Absaugöffnungen auf.The DE 101 05 976 A1 discloses a flow aid designed as a molded part with a vacuum foil, a multiplicity of injection channels arranged on a first surface of the vacuum foil and a multiplicity of vacuum lines also arranged on the first surface of the vacuum foil. The injection channels are designed as hoses, each of which has a large number of injection openings. The vacuum lines each have a large number of suction openings.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Technik bereitzustellen, die in einem Infusionsverfahren eine Verteilung des Matrixmaterials auf dem Fasermaterial und eine Infiltration des Matrixmaterials in das Fasermaterial verbessert.The object of the present invention is to provide a technique that improves distribution of the matrix material on the fiber material and infiltration of the matrix material into the fiber material in an infusion process.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Fließhilfe gemäß Anspruch 1, einen Infusionsaufbau gemäß Anspruch 6 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is achieved by a flow aid according to claim 1, an infusion assembly according to claim 6 and a method according to claim 10. Preferred embodiments are disclosed in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Fließhilfe ist für eine Verwendung in einem Infusionsaufbau zum Infiltrieren eines Fasermaterials mit Matrixmaterial vorgesehen. Sie umfasst mindestens eine erste Kammer und mindestens eine zweite Kammer mit jeweils veränderlichem Innenvolumen, wobei die Innenvolumina der mindestens einen ersten und der mindestens einen zweiten Kammer miteinander in Wirkverbindung stehen. Insbesondere ist die Summe aus dem maximalen Innenvolumen der mindestens einen ersten Kammer und dem maximalen Innenvolumen der mindestens einen zweiten Kammer vorzugsweise größer als das maximale Gesamtvolumen dieser Kammern.A flow aid according to the invention is intended for use in an infusion structure for infiltrating a fibrous material with matrix material. It comprises at least one first chamber and at least one second chamber, each with a variable internal volume, with the internal volumes of the at least one first and at least one second chamber being in operative connection with one another. In particular, the sum of the maximum internal volume of the at least one first chamber and the maximum internal volume of the at least one second chamber is preferably greater than the maximum total volume of these chambers.

Eine Vergrößerung des Innenvolumens der mindestens einen ersten Kammer bewirkt eine Verkleinerung des Innenvolumens der mindestens einen zweiten Kammer. Ist somit die mindestens eine zweite Kammer beispielsweise mit Matrixmaterial gefüllt, bewirkt ein Füllen der mindestens einen ersten Kammer mit einem Verdrängungsfluid unter ausreichendem Druck (und vorzugsweise durch die Fluidleitung hindurch), dass das Volumen der mindestens einen zweiten Kammer verkleinert und so das Matrixmaterial aus ihr herausgedrückt wird.An increase in the internal volume of the at least one first chamber causes a reduction in the internal volume of the at least one second chamber. If the at least one second chamber is filled with matrix material, for example, filling the at least one first chamber with a displacement fluid under sufficient pressure (and preferably through the fluid line) causes the volume of the at least one second chamber to decrease and thus the matrix material from it is pushed out.

Dazu weist die mindestens eine zweite Kammer einer erfindungsgemäßen Fließhilfe wenigstens eine Öffnung und/oder Sollbruchstelle auf, durch die Matrixmaterial die mindestens eine zweite Kammer verlassen kann, um in das Fasermaterial injiziert zu werden.For this purpose, the at least one second chamber of a flow aid according to the invention has at least one opening and/or predetermined breaking point through which the matrix material can leave the at least one second chamber in order to be injected into the fiber material.

Ein geeignetes Verdrängungsfluid kann beispielsweise Luft oder ein anderes Gas sein, oder eine Flüssigkeit wie z. B. Wasser.A suitable displacement fluid can be, for example, air or another gas, or a liquid such as e.g. e.g. water.

Die wenigstens eine Sollbruchstelle kann beispielsweise druckempfindlich und/oder temperaturabhängig ausgebildet sein und/oder chemisch reaktiv (so dass sie sich z. B. durch eine Reaktion von Matrixmaterial und einem Folien- oder Dichtmaterial einer Wandung der zweiten Kammer öffnet).The at least one predetermined breaking point can, for example, be pressure-sensitive and/or temperature-dependent and/or chemically reactive (so that it opens, for example, through a reaction of matrix material and a film or sealing material of a wall of the second chamber).

Die Fließhilfe kann mehrere erste Kammern und/oder mehrere zweite Kammern mit veränderlichem Innenvolumen aufweisen; gleichwohl werden Zusätze wie „mindestens eine“ und „wenigstens eine“ im Folgenden im Sinne einer sprachlichen Vereinfachung nur noch ausnahmsweise mitgeführt.The flow aid can have a plurality of first chambers and/or a plurality of second chambers with a variable internal volume; nevertheless become Additions such as "at least one" and "at least one" are only included in the following in the sense of linguistic simplification as an exception.

Ein erfindungsgemäßer Infusionsaufbau zum Infiltrieren eines Fasermateriales umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Fließhilfe, insbesondere also eine Fließhilfe die (mindestens) eine erste Kammer und (mindestens) eine zweite Kammer mit jeweils veränderlichem Innenvolumen aufweist, wobei die Innenvolumina der ersten und der zweiten Kammer miteinander in Wirkverbindung stehen. Eine Vergrößerung des Innenvolumens der ersten Kammer bewirkt eine Verkleinerung des Innenvolumens der zweiten Kammer. Insbesondere ist die Summe aus dem maximalen Innenvolumen der ersten Kammer und dem maximalen Innenvolumen der zweiten Kammer vorzugsweise größer als das maximale Gesamtvolumen der beiden Kammern.An infusion assembly according to the invention for infiltrating a fiber material comprises at least one flow aid according to the invention, in particular a flow aid that has (at least) a first chamber and (at least) a second chamber, each with a variable inner volume, the inner volumes of the first and second chambers being in operative connection with one another . An increase in the internal volume of the first chamber causes a decrease in the internal volume of the second chamber. In particular, the sum of the maximum internal volume of the first chamber and the maximum internal volume of the second chamber is preferably greater than the maximum total volume of the two chambers.

Die erste Kammer kann dazu eingerichtet sein, an eine Fluidzuleitung des Infusionsaufbaus angeschlossen zu werden. Die zweite Kammer weist wenigstens eine Öffnung und/oder Sollbruchstelle auf, durch die hindurch Matrixmaterial in das Fasermaterial injiziert werden kann.The first chamber can be set up to be connected to a fluid supply line of the infusion assembly. The second chamber has at least one opening and/or predetermined breaking point through which matrix material can be injected into the fiber material.

Die Fließhilfe eines erfindungsgemäßen Infusionsaufbaus ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fließhilfe. Optional kann die Wirkverbindung der beiden Kammern aus einer Wechselwirkung mit einer Anordnung im Infusionsaufbau resultieren. Beispielsweise kann eine die Fließhilfe mindestens teilweise umgebende Außenwandung (z.B. eine nach drei Seiten abgeschlossene, langgestreckte Wandung wie beispielsweise eine Rinne) das Gesamtvolumen der Fließrinne begrenzen und so die Wirkverbindung bedingen. Erfindungsgemäß sind die beiden Kammern in separaten Elementen als voneinander getrennte Schläuche ausgebildet.The flow aid of an infusion assembly according to the invention is an embodiment of a flow aid according to the invention. Optionally, the operative connection of the two chambers can result from an interaction with an arrangement in the infusion structure. For example, an outer wall at least partially surrounding the flow aid (e.g. an elongated wall closed on three sides, such as a channel) can limit the total volume of the flow channel and thus determine the active connection. According to the invention, the two chambers are formed in separate elements as hoses that are separate from one another.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient einem Infiltrieren eines Fasermateriales mit Matrixmaterial mittels eines erfindungsgemäßen Infusionsaufbaus und umfasst ein Zuleiten eines Verdrängungsfluids durch die Fluidleitung in die (mindestens eine) erste Kammer. Dadurch kann Matrixmaterial aus der (mindestens einen) zweiten Kammer der Fluidleitung verdrängt und so in das Fasermaterial eingebracht werden.A method according to the invention serves to infiltrate a fiber material with matrix material by means of an infusion assembly according to the invention and includes feeding a displacement fluid through the fluid line into the (at least one) first chamber. As a result, matrix material can be displaced from the (at least one) second chamber of the fluid line and thus introduced into the fiber material.

Eine erfindungsgemäße Fließhilfe, ein erfindungsgemäßer Infusionsaufbau und ein erfindungsgemäßes Verfahren ermöglichen also eine schnelle und gute Verteilung des Matrixmaterials auf dem Fasermaterial. Dabei kann das Matrixmaterial durch Einleiten von Verdrängungsfluid in die erste Kammer aus der zweiten Kammer gedrückt werden, was eine schnelle Infiltration des (vorzugsweise trockenen) Fasermaterials und dadurch kürzere Zykluszeiten ermöglicht und/oder den Einsatz höher reaktiver und/oder höher viskoser (z.B. zähmodifizierter) Matrixmaterialien erlaubt. Darüber hinaus können Reste von Matrixmaterial in der Fließhilfe und/oder Reinharzgebiete, beispielsweise innerhalb des Kernmaterials eines mehrschichtigen Bauteils, vermieden oder zumindest reduziert werden. Dabei sind im formgebenden Werkzeug keine beweglichen Elemente erforderlich. Darüber hinaus wird das Risiko von Faserverschiebungen auch bei einem hohen Volumenstrom von injiziertem Matrixmaterial minimiert.A flow aid according to the invention, an infusion structure according to the invention and a method according to the invention thus enable rapid and good distribution of the matrix material on the fiber material. The matrix material can be pushed out of the second chamber by introducing displacement fluid into the first chamber, which enables rapid infiltration of the (preferably dry) fiber material and thus shorter cycle times and/or the use of more highly reactive and/or more viscous (e.g. toughened) Matrix materials allowed. In addition, residues of matrix material in the flow aid and/or pure resin areas, for example within the core material of a multi-layer component, can be avoided or at least reduced. No moving elements are required in the shaping tool. In addition, the risk of fiber displacement is minimized even with a high volume flow of injected matrix material.

Form, Größe und Verteilung der Fließhilfe können je nach Anwendung variiert werden, was eine gezielte Beeinflussung der Verteilung des Matrixmaterials und der Bauteileigenschaften möglich macht.Shape, size and distribution of the flow aid can be varied depending on the application, which makes it possible to specifically influence the distribution of the matrix material and the component properties.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Fließhilfe mit Fasermaterial verstärkt. Wenn die Fließhilfe beispielsweise nach der Aushärtung des Matrixmaterials im oder am Bauteil verbleiben soll, kann ein derartiges Fasermaterial einer Stabilisierung des Bauteils dienen. Insbesondere können durch eine geeignete Wahl eines Materials für die Fließhilfe die Eigenschaften des herzustellenden Bauteils gezielt beeinflusst werden.According to a preferred embodiment of the present invention, the flow aid is reinforced with fiber material. If the flow aid is to remain in or on the component after the matrix material has cured, for example, such a fiber material can serve to stabilize the component. In particular, the properties of the component to be produced can be specifically influenced by a suitable choice of a material for the flow aid.

Verbleibt die Fließhilfe nicht im bzw. am späteren Bauteil sind die Anforderungen an die Materialauswahl der Fließhilfe entsprechend weniger umfangreich. Es bietet sich an, die Materialien der Fließhilfe so auszuwählen, dass diese zumindest teilweise den maximalen Prozesstemperaturen, insbesondere während des Aushärtevorgangs, standhalten. Es können beispielsweise Polymere und/oder sonstige Materialien verwendet werden, wie sie von Vakuumfolien o. ä. bekannt sind. Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der mindestens ein Bereich einer Wandung der ersten Kammer dehnungssteif ist. Dadurch kann ein unerwünschtes Ausbeulen der ersten Kammer bei deren Füllung vermieden werden. Alternativ oder zusätzlich können formstabile Materialien und/oder Materialkombinationen für die Fließhilfe verwendet werden.If the flow aid does not remain in or on the subsequent component, the requirements for the material selection of the flow aid are correspondingly less extensive. It is advisable to select the flow aid materials in such a way that they can at least partially withstand the maximum process temperatures, in particular during the curing process. For example, polymers and/or other materials can be used, such as are known from vacuum foils or the like. An embodiment is advantageous in which at least one area of a wall of the first chamber is stretch-resistant. As a result, undesired bulging of the first chamber when it is being filled can be avoided. Alternatively or additionally, dimensionally stable materials and/or combinations of materials can be used for the flow aid.

Eine Durchflussbreite in der Fließhilfe, insbesondere ein Durchmesser eines Querschnitts der zweiten Kammer kann beliebig groß sein. Bevorzugt ist eine Breite bzw. ein Durchmesser in einem Bereich von 1 mm bis 200 mm, vorteilhaft kann insbesondere ein Bereich von 5 mm bis 50 mm sein. Die Länge der Kanäle richtet sich nach der Größe des zu erstellenden Bauteils.A flow width in the flow aid, in particular a diameter of a cross section of the second chamber, can be of any size. A width or diameter in a range from 1 mm to 200 mm is preferred, and a range from 5 mm to 50 mm can be particularly advantageous. The length of the channels depends on the size of the component to be created.

Die Öffnungen bzw. Sollbruchstellen an der zweiten Kammer, durch die das Matrixmaterial die zweite Kammer in Richtung Fasermaterial verlassen kann, können verschiedenste Formen und Größen aufweisen und vorzugsweise einem jeweiligen Durchflussbedarf entsprechen. Insbesondere können sie die Form von Schlitzen, gekreuzten Schlitzen und/oder runden bzw. elliptischen oder andersartigen Geometrien haben.The openings or predetermined breaking points in the second chamber through which the matrix material can leave the second chamber in the direction of fiber material, can have a wide variety of shapes and sizes and preferably correspond to a respective flow requirement. In particular, they can have the form of slits, crossed slits and/or round or elliptical or other geometries.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Material für die Fließhilfe so gewählt, dass es nach dem Infiltrationsvorgang ab einer bestimmten Temperatur bzw. nach einer bestimmten Zeit schmilzt und/oder sich im Matrixmaterial an-/auflöst und/oder mit dem Matrixmaterial eine Verbindung eingeht und somit bei mehrschichtigen Bauteilen die Verbindung zwischen dem Fasermaterial und dem Kern oder auf andere Art und Weise die späteren Bauteileigenschaften gezielt verändert. Dabei kann neben anderen möglichen Materialien beispielsweise auf Polyetherimid (PEI) oder Polyetheretherketon (PEEK) zurückgegriffen werden, um beispielsweise die Eigenschaften eines mit Epoxidharz versetzten Faserverbundbauteils gezielt zu beeinflussen.According to one embodiment of the present invention, the material for the flow aid is chosen so that it melts after the infiltration process from a certain temperature or after a certain time and/or dissolves in the matrix material and/or forms a connection with the matrix material and thus, in the case of multi-layer components, the connection between the fiber material and the core or in some other way specifically changes the subsequent component properties. In addition to other possible materials, polyetherimide (PEI) or polyetheretherketone (PEEK) can be used, for example, in order to specifically influence the properties of a fiber composite component mixed with epoxy resin.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die zweite Kammer der Fließhilfe mit Matrixmaterial gefüllt.According to a preferred embodiment of the present invention, the second chamber of the flow aid is filled with matrix material.

Insbesondere, wenn die zweite Kammer eine oder mehr Sollbruchstellen aufweist, die sich erst während eines Infusionsvorgangs öffnen, ist es möglich, die Fließhilfe bereits bei deren Herstellung mit Matrixmaterial zu füllen. Dafür eignen sich beispielsweise Ein-Komponenten-Harzsysteme, eine Verwendung anderer Matrixmaterialien ist jedoch ebenfalls möglich.In particular, if the second chamber has one or more predetermined breaking points which only open during an infusion process, it is possible to already fill the flow aid with matrix material during its manufacture. One-component resin systems are suitable for this, for example, but it is also possible to use other matrix materials.

Die Öffnung der Sollbruchstelle(n) während des Infusionsprozesses kann auf vielerlei Weise realisiert werden, beispielsweise druck- und/oder temperaturbedingt und/oder infolge einer chemischen Reaktion bestimmter Reaktionspartner (z. B. Matrixmaterial und Folien- oder Dichtmaterial), wie beispielsweise das oben genannte Polyetherimid (PEI) oder Polyetheretherketon (PEEK).The opening of the predetermined breaking point(s) during the infusion process can be realized in many ways, for example due to pressure and/or temperature and/or as a result of a chemical reaction of certain reaction partners (e.g. matrix material and film or sealing material), such as the above called polyetherimide (PEI) or polyetheretherketone (PEEK).

Die erste Kammer dient dem zügigen und möglichst vollständigen Entleeren der zweiten Kammer. Das maximal mögliche Innenvolumen der ersten Kammer ist mindestens genauso groß wie das maximal mögliche Innenvolumen der zweiten Kammer.The first chamber serves to empty the second chamber quickly and as completely as possible. The maximum possible internal volume of the first chamber is at least as large as the maximum possible internal volume of the second chamber.

Vorteilhaft ist ein Vorgehen, bei dem die zweite Kammer mehrfach mit Matrixmaterial gefüllt und wieder geleert wird. Beispielsweise kann zu Beginn des Infusionsprozesses die zweite Kammer mit Matrixmaterial gefüllt werden. Anschließend kann ein Zulauf für die zweite Kammer geschlossen und die erste Kammer gefüllt werden mit der Folge, dass das Matrixmaterial aus der zweiten Kammer in Richtung Fasermaterial verdrängt wird. Daraufhin kann die erste Kammer entleert und - gleichzeitig oder danach - die zweite Kammer erneut mit Matrixmaterial gefüllt werden.A procedure in which the second chamber is repeatedly filled with matrix material and emptied again is advantageous. For example, the second chamber can be filled with matrix material at the beginning of the infusion process. An inlet for the second chamber can then be closed and the first chamber filled, with the result that the matrix material is displaced from the second chamber in the direction of the fiber material. The first chamber can then be emptied and—at the same time or thereafter—the second chamber can be filled again with matrix material.

Dieser Vorgang kann so lange wiederholt werden, bis das Fasermaterial mit ausreichend Matrixmaterial infiltriert wurde.This process can be repeated until the fiber material has been infiltrated with sufficient matrix material.

Bei einer derartigen Ausführung braucht das Volumen der zweiten Kammer nicht auf das Bauteil bzw. die dafür benötigte Menge an Matrixmaterial abgestimmt zu werden, was eine variable Verwendung der Fließhilfe ermöglicht. Die Menge an injiziertem Matrixmaterial kann über die Anzahl der Wiederholungen des Füll- und Leervorgangs gesteuert werden.With such an embodiment, the volume of the second chamber does not have to be matched to the component or the amount of matrix material required for it, which allows variable use of the flow aid. The amount of matrix material injected can be controlled by the number of repetitions of the filling and emptying process.

Bei einer solchen Variante muss die Fließhilfe nicht flächig über dem Bauteil angebracht werden. Eine (ggf. mehrfache) lokale Umpositionierung der mehrfach zu füllenden Fließhilfe kann ermöglichen, das Fasermaterial vollständig zu infiltrieren. Diese Möglichkeit ist besonders bei komplexen Bauteilen von Interesse, bei denen eine Ausbreitung der Fließhilfe über die gesamte Bauteiloberfläche nicht ohne weiteres realisiert werden kann.With such a variant, the flow aid does not have to be applied over the entire surface of the component. A (possibly multiple) local repositioning of the flow aid, which has to be filled several times, can make it possible to completely infiltrate the fiber material. This option is of particular interest for complex components where it is not easy to spread the flow aid over the entire surface of the component.

Die erste Kammer ist ggf. dazu eingerichtet, an eine Fluidleitung angeschlossen zu werden; durch diese kann ein Verdrängungsfluid in die erste Kammer eingebracht und anschließend ggf. wieder entfernt werden. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Kammer in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Infusionsaufbaus ist zumindest die zweite Kammer in der Nähe des zu infiltrierenden Fasermaterials positioniert. Dabei kann die zweite Kammer entweder direkten Kontakt zum Fasermaterial haben, oder es kann zwischen der zweiten Kammer und dem Fasermaterial noch eine andere Komponente, wie z. B. ein Abreißgewebe, angeordnet sein.The first chamber is optionally set up to be connected to a fluid line; through this, a displacement fluid can be introduced into the first chamber and then optionally removed again. Preferably, the first and second chambers are in close proximity to one another. According to a preferred embodiment of an infusion structure according to the invention, at least the second chamber is positioned in the vicinity of the fibrous material to be infiltrated. The second chamber can either have direct contact with the fiber material, or there can be another component between the second chamber and the fiber material, e.g. B. a peel ply can be arranged.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht das Innenvolumen der mindestens einen ersten Kammer mit den Innenvolumina von zwei oder mehr zweiten Kammern in Wirkverbindung. Insbesondere kann eine Vergrößerung des Innenvolumens der ersten Kammer (beispielsweise durch Einleiten eines Verdrängungsfluids) die Innenvolumina der zwei oder mehr zweiten Kammern verkleinern, so dass so z.B. darin befindliches Matrixmaterial ausgedrückt wird.According to a preferred embodiment of the present invention, the inner volume of the at least one first chamber is in operative connection with the inner volumes of two or more second chambers. In particular, an increase in the internal volume of the first chamber (e.g. by introducing a displacement fluid) can reduce the internal volumes of the two or more second chambers, so that matrix material located therein, for example, is squeezed out.

Diese Ausführungsform kann insbesondere ein gleichmäßigeres Verteilen des Matrixmaterials auf dem Fasermaterial gewährleisten. Beispielsweise wenn das Matrixmaterial durch geöffnete Sollbruchstellen austritt, kann durch die Verwendung mehrerer (dann relativ kleiner) zweiter Kammern verhindert werden, dass kurz nach dem Öffnen einiger Sollbruchstellen der Druck in einer zweiten Kammer bereits soweit absinkt, dass er nicht mehr ausreicht, die restlichen vorgesehenen Sollbruchstellen ebenfalls zu öffnen, was einer gleichmäßigen flächigen Infiltration in Richtung einer Dicke des Fasermaterials entgegenstünde.In particular, this embodiment can ensure a more uniform distribution of the matrix material on the fiber material. example wise, if the matrix material escapes through opened predetermined breaking points, the use of several (then relatively small) second chambers can prevent the pressure in a second chamber from dropping so much shortly after the opening of some predetermined breaking points that it is no longer sufficient for the remaining intended ones Also to open predetermined breaking points, which would preclude a uniform areal infiltration in the direction of a thickness of the fiber material.

Dagegen kann bei der Ausführungsform mit mehreren zweiten Kammern, deren Innenvolumina mit dem Innenvolumen der ersten Kammer in Wirkverbindung stehen, eine gleichmäßigere Öffnung der vorgesehenen Sollbruchstellen erreicht werden. Die Sollbruchstellen können je nach gewünschtem Harzfluss beliebig angeordnet und dimensioniert sein.In contrast, in the embodiment with a plurality of second chambers, the inner volumes of which are in operative connection with the inner volume of the first chamber, a more uniform opening of the intended breaking points can be achieved. Depending on the desired resin flow, the predetermined breaking points can be arranged and dimensioned as desired.

Eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst ein Positionieren der Fließhilfe auf dem Fasermaterial (wobei ein oder mehrere weitere Elemente, beispielsweise ein Abreißgewebe zwischen Fließhilfe und Fasermaterial angeordnet sein können) oder innerhalb eines formgebenden Werkzeugs für das Fasermaterial (z.B. zwischen mehreren Lagen von Fasermaterial) und/oder in einer oder mehreren Aussparungen in einem Kernmaterial.An advantageous embodiment of a method according to the invention comprises positioning the flow aid on the fiber material (whereby one or more further elements, for example a tear-off fabric, can be arranged between flow aid and fiber material) or within a shaping tool for the fiber material (e.g. between several layers of fiber material) and /or in one or more cavities in a core material.

Die zweite Kammer der Fließhilfe kann dabei während des Positionierens mit dem Matrixmaterial bereits gefüllt sein. Insbesondere kann eine mit Matrixmaterial gefüllte Fließhilfe separat vom Infusionsaufbau gelagert oder transportiert werden.The second chamber of the flow aid can already be filled with the matrix material during positioning. In particular, a flow aid filled with matrix material can be stored or transported separately from the infusion assembly.

Es ist beispielsweise möglich, die Fließhilfe bereits bei ihrer Herstellung mit Matrixmaterial zu befüllen. Ein Austreten von Matrixmaterial sollte dabei bis zum Einsatzzeitpunkt der Fließhilfe beim Endverbraucher verhindert werden. Dies kann dadurch gelöst werden, dass ggf. vorhandene Sollbruchstellen in der zweiten Kammer erst während des Infusionsprozesses geöffnet werden, und/oder dadurch, dass vor Auslieferung der Fließhilfe bereits kleine Öffnungen in dieser vorhanden sind, eine hohe Viskosität des Matrixmaterials bei entsprechenden Temperaturen dessen Austritt jedoch verhindert.It is possible, for example, to already fill the flow aid with matrix material during its production. Matrix material should be prevented from escaping until the flow aid is used by the end user. This can be solved by opening any predetermined breaking points in the second chamber only during the infusion process and/or by the fact that small openings are already present in the flow aid before it is delivered, a high viscosity of the matrix material at corresponding temperatures when it exits however prevented.

Eine ausreichend hohe Viskosität des Matrixmaterials kann insbesondere mit Hilfe einer Kühlkette realisiert werden, die ohnehin zur Vermeidung einer vorzeitigen Vernetzungsreaktion des Matrixmaterials hilfreich sein kann.A sufficiently high viscosity of the matrix material can be achieved in particular with the aid of a cold chain, which can be helpful in any case for avoiding a premature crosslinking reaction of the matrix material.

Die Fließhilfe wird für den Herstellungsprozess des Bauteils vorzugsweise innerhalb eines Infusionsaufbaus und/oder als Teil des Infusionsaufbaus positioniert. Anschließend kann der Infusionsaufbau ganz oder teilweise auf Infiltrationstemperatur erhitzt werden, z. B. mit Hilfe eines Ofens. Dabei erwärmt sich ebenfalls das Matrixmaterial, was zu einer Abnahme dessen Viskosität führt.For the manufacturing process of the component, the flow aid is preferably positioned within an infusion structure and/or as part of the infusion structure. The infusion set-up can then be fully or partially heated to the infiltration temperature, e.g. B. with the help of an oven. The matrix material also heats up, which leads to a decrease in its viscosity.

Es ist vorteilhaft, eine Kavität in einem formbildenden Werkzeug, in der sich das Fasermaterial befindet, zu evakuieren, um etwaigen Lufteinschlüssen und damit Poren am bzw. im späteren Bauteil vorzubeugen. Ist die Viskosität des Matrixmaterials ausreichend gering, kann es bei vorab vorhandenen Öffnungen aus der zweiten Kammer in das Fasermaterial eindringen. Zusätzlich kann das Matrixmaterial zu einem gewünschten Zeitpunkt durch Zuleiten eines Verdrängungsfluids in die erste Kammer aus der zweiten Kammer gedrückt werden. Damit kann die Infiltrationszeit deutlich verkürzt werden.It is advantageous to evacuate a cavity in a form-forming tool, in which the fiber material is located, in order to prevent any air inclusions and thus pores on or in the subsequent component. If the viscosity of the matrix material is sufficiently low, it can penetrate into the fiber material from the second chamber if there are openings in advance. Additionally, the matrix material can be forced out of the second chamber at a desired time by supplying a displacement fluid into the first chamber. This can significantly reduce the infiltration time.

Befinden sich vorab keine Öffnungen in der Fließhilfe, durch die das Matrixmaterial aus der zweiten Kammer in Richtung Fasermaterial austreten kann, kann durch Füllung der ersten Kammer der Druck in der zweiten Kammer so weit erhöht werden, dass sie an den dafür vorgesehenen Sollbruchstellen aufplatzt, sich also Öffnungen an den Sollbruchstellen ergeben. Mit einer solchen Ausführung kann einerseits sichergestellt werden, dass kein Matrixmaterial aus der Fließhilfe austritt, wenn eine Kühlkette für das Matrixmaterial zwischenzeitlich unterbrochen werden sollte, andererseits wird ein vorzeitiges Eindringen des Matrixmaterials in das Fasermaterial während des Herstellungsprozesses vermieden.If there are no openings in the flow aid beforehand, through which the matrix material can escape from the second chamber in the direction of the fiber material, the pressure in the second chamber can be increased by filling the first chamber to such an extent that it bursts open at the intended breaking points So there are openings at the predetermined breaking points. With such an embodiment it can be ensured on the one hand that no matrix material escapes from the flow aid if a cooling chain for the matrix material should be interrupted in the meantime, on the other hand premature penetration of the matrix material into the fiber material during the production process is avoided.

Für eine solche Ausführung ist es zweckmäßig, dass die zweite Kammer nicht zu groß ist. Vorzugsweise steht in diesem Fall daher ein Innenvolumen der ersten Kammer mit den Innenvolumina von mehreren zweiten Kammern in Wirkverbindung wie oben beschrieben.For such an embodiment, it is useful that the second chamber is not too large. In this case, therefore, an inner volume of the first chamber is preferably in operative connection with the inner volumes of a plurality of second chambers, as described above.

Alternativ oder zusätzlich zum Verwenden einer vorab gefüllten Fließhilfe kann das Verfahren ein Anschließen der zweiten Kammer an eine Zufuhrleitung für Matrixmaterial und ein Füllen der zweiten Kammer mit dem Matrixmaterial umfassen.Alternatively or in addition to using a pre-filled flow aid, the method may include connecting the second chamber to a matrix material supply line and filling the second chamber with the matrix material.

Diese Ausführungsform ermöglicht eine Verwendung eines Matrixmaterials, das aus hochreaktiven Komponenten angemischt werden muss, weil eine Lagerung in einem einsatzfähig angemischten Zustand nur schwer oder gar nicht möglich ist. Für eine Einleitung des Matrixmaterials in die Fließhilfe während des Infusionsprozesses kann eine entsprechende Apparatur (Infiltrationsanlage) verwendet werden.This embodiment makes it possible to use a matrix material that has to be mixed from highly reactive components because storage in a ready-mixed state is difficult or impossible. A corresponding apparatus (infiltration system) can be used to introduce the matrix material into the flow aid during the infusion process.

Erfindungsgemäß weist die Fließhilfe eine Kanalstruktur auf, über die sich das Matrixmaterial über eine Oberfläche des Fasermaterials verteilen kann. Vorzugsweise ist dabei das Innenvolumen der zweiten Kammer groß genug, um das gesamte Matrixmaterial aufzunehmen, das für eine vollständige Infiltration des Fasermaterials notwendig ist.According to the invention, the flow aid has a channel structure, via which the matrix material can be distributed over a surface of the fiber material. The internal volume of the second chamber is preferably large enough to accommodate the entire mat to take up rixmaterial, which is necessary for a complete infiltration of the fiber material.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante weist die zweite Kammer eine Wandung auf, die ein dehnbares Material umfasst. Dadurch kann das Volumen der zweiten Kammer ggf. in einem gewissen Rahmen an das herzustellende Bauteil angepasst werden.According to a preferred embodiment variant, the second chamber has a wall which comprises an expandable material. As a result, the volume of the second chamber can, if necessary, be adapted to the component to be produced within a certain framework.

Zu Beginn eines Infusionsprozesses kann das Matrixmaterial in die zweite Kammer der Fließhilfe eingeleitet werden. Ist ausreichend Matrixmaterial in die zweite Kammer geleitet worden, kann eine entsprechende Zuleitung verschlossen werden.At the beginning of an infusion process, the matrix material can be introduced into the second chamber of the flow aid. If sufficient matrix material has been fed into the second chamber, a corresponding feed line can be closed.

Das Matrixmaterial kann nun einerseits durch die Öffnungen in die evakuierte Kavität des Fasermaterials eingesogen werden und wird andererseits darüber hinaus zusätzlich durch ein Zuleiten eines Verdrängungsfluids durch die Fluidleitung in die mindestens eine erste Kammer aus der zweiten Kammer herausgedrückt. Dadurch kann der Infiltrationsvorgang gegenüber bekannten Verfahren deutlich beschleunigt werden.The matrix material can now be sucked through the openings into the evacuated cavity of the fiber material and is additionally pressed out of the second chamber by supplying a displacement fluid through the fluid line into the at least one first chamber. As a result, the infiltration process can be significantly accelerated compared to known methods.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, die ein Kontrollieren und/oder Steuern einer Umgebungstemperatur für die Fließhilfe umfasst, und/oder ein Kontrollieren eines Volumens von durch die Fluidleitung zugeleitetem (Verdrängungs-)Fluid. Das Kontrollieren kann jeweils vor und/oder nach einem Positionieren der Fließhilfe vorgenommen werden.An embodiment of a method according to the invention is preferred which comprises monitoring and/or controlling an ambient temperature for the flow aid and/or controlling a volume of (displacement) fluid supplied through the fluid line. The checking can be carried out before and/or after positioning the flow aid.

Eine derartige Temperaturkontrolle kann beispielsweise einer Steuerung einer geeigneten Viskosität des Matrixmaterials dienen. Insbesondere wenn die Fließhilfe mit bereits gefüllter zweiter Kammer separat von Infusionsaufbau gelagert oder transportiert wird, beispielsweise als vordosierte Nachfüllpackung, kann durch Steuerung der Viskosität ein vorzeitiges Austreten des Matrixmaterials durch Öffnungen oder Sollbruchstellen in der zweiten Kammer verhindert werden. Eine ausreichend hohe Viskosität des Matrixmaterials kann insbesondere mit Hilfe einer Kühlkette realisiert werden, die (wie bereits erwähnt) auch zur Vermeidung einer vorzeitigen Vernetzungsreaktion des Matrixmaterials hilfreich sein kann.Such a temperature control can be used, for example, to control a suitable viscosity of the matrix material. In particular if the flow aid is stored or transported separately from the infusion assembly with the second chamber already filled, for example as a pre-dosed refill pack, controlling the viscosity can prevent the matrix material from escaping prematurely through openings or predetermined breaking points in the second chamber. A sufficiently high viscosity of the matrix material can be achieved in particular with the aid of a cold chain, which (as already mentioned) can also be helpful in avoiding a premature crosslinking reaction of the matrix material.

Nach dem Positionieren der Fließhilfe kann diese auf eine Infiltrationstemperatur erwärmt und so für eine geeignet niedrige Viskosität gesorgt werden.After the flow aid has been positioned, it can be heated to an infiltration temperature, thus ensuring a suitably low viscosity.

Die Trennung der Kavität, in der sich das zu infiltrierende Fasermaterial befindet, von der, in der das Matrixmaterial verteilt wird, kann die Gefahr von Faserverschiebungen auch bei hohen Injektionsdrücken minimieren. Innerhalb aus dem Stand der Technik bekannter Fließkanäle verteilt sich das Matrixmaterial aufgrund des geringen Fließwiderstandes zunächst zügig, das Eindringen des Matrixmaterials in das Fasermaterial findet aufgrund des höheren Fließwiderstands jedoch deutlich langsamer statt. Die hier beschriebene Erfindung kann diesen Vorgang durch das Herausdrücken des Matrixmaterials aus der zweiten Kammer beschleunigen. Selbst bei einer ggf. notwendigen mehrfachen Füllung der zweiten Kammer kann durch den beschleunigten Vorgang der Einbringung des Matrixmaterials in das Fasermaterial die für die Infiltration benötigte Zeit verkürzt werden. Durch eine verkürzte Infiltrationszeit wird es zudem möglich, Matrixmaterialien mit kürzeren Topfzeiten zu verwenden. Dadurch kann die Gesamtprozesszeit des Herstellungsprozesses erheblich verkürzt werden.The separation of the cavity in which the fiber material to be infiltrated is located from that in which the matrix material is distributed can minimize the risk of fiber displacement even at high injection pressures. Within the flow channels known from the prior art, the matrix material is initially distributed quickly because of the low flow resistance, but the matrix material penetrates the fiber material much more slowly because of the higher flow resistance. The invention described here can accelerate this process by forcing the matrix material out of the second chamber. Even if it is necessary to fill the second chamber several times, the time required for the infiltration can be shortened by the accelerated process of introducing the matrix material into the fiber material. A shortened infiltration time also makes it possible to use matrix materials with shorter pot lives. As a result, the overall process time of the manufacturing process can be significantly reduced.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass einzelne Elemente und Komponenten auch anders kombinierbar sind als dargestellt.Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings. It goes without saying that individual elements and components can also be combined differently than shown.

Es zeigen schematisch:

1a einen Querschnitt durch eine nicht von der vorliegenden Erfindung umfasste Fließhilfe in einem ersten Anwendungszustand;
1b einen Querschnitt durch eine nicht von der vorliegenden Erfindung umfasste Fließhilfe in einem zweiten Anwendungszustand;
2a einen Querschnitt durch einen Teil eines nicht von der vorliegenden Erfindung umfassten Infusionsaufbaus mit einem beidseitig formgebenden Werkzeug;
2b einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Infusionsaufbaus mit einem beidseitig formgebenden Werkzeug;
2c einen Querschnitt durch einen Teil eines weiteren erfindungsgemäßen Infusionsaufbaus mit einem beidseitig formgebenden Werkzeug;
3a zwei Strukturen erfindungsgemäßer Fließhilfen in Draufsicht; und
3b eine Struktur einer erfindungsgemäßen Fließhilfe mit mehreren zweiten Kammern in Draufsicht.

They show schematically:

1a a cross section through a flow aid not covered by the present invention in a first application state;
1b a cross section through a flow aid not covered by the present invention in a second state of use;
2a a cross-section through a part of an infusion structure not covered by the present invention with a tool that forms on both sides;
2 B a cross section through part of an infusion assembly according to the invention with a tool that gives shape to both sides;
2c a cross section through part of a further infusion assembly according to the invention with a tool that gives shape to both sides;
3a two structures of flow aids according to the invention in plan view; and
3b a structure of a flow aid according to the invention with a plurality of second chambers in plan view.

In 1a und 1b ist eine Fließhilfe 1 in einem Querschnitt dargestellt. 1a zeigt dabei einen Zustand zu Beginn eines Infiltrationsprozesses und 1b zeigt einen Zustand nach dem Infiltrationsprozess.In 1a and 1b a flow aid 1 is shown in a cross section. 1a shows a state at the beginning of an infiltration process and 1b shows a state after the infiltration process.

Die Fließhilfe 1 ist auf einem trockenen Fasermaterial 200 positioniert, das auf einem einseitig formbildenden Werkzeug 300 angeordnet ist. Zwischen dem Fasermaterial 200 und der Fließhilfe kann ein durchlässiges Abreißgewebe (nicht dargestellt) angeordnet sein. Die Fließhilfe 1 kann mit einer Vakuumfolie 400, die den Infusionsaufbau gegenüber der Umgebung hermetisch abdichtet, verbunden oder in diese integriert sein.The flow aid 1 is positioned on a dry fibrous material 200 which is arranged on a one-sided forming tool 300 . between A permeable tear-off fabric (not shown) can be arranged between the fiber material 200 and the flow aid. The flow aid 1 can be connected to or integrated into a vacuum film 400, which hermetically seals the infusion assembly from the environment.

Die Fließhilfe 1 weist eine erste Kammer 11 und eine zweite Kammer 12 auf. Wie aus einem Vergleich der 1a und 1b ersichtlich ist, haben die erste und die zweite Kammer veränderliche Innenvolumina, die miteinander in Wirkverbindung stehen: In 1a ist eine Situation gezeigt, in der das Innenvolumen der ersten Kammer 11 annähernd minimal ist, wohingegen das Innenvolumen der zweiten Kammer 12 annähernd maximal ist, weil sie mit Matrixmaterial 500 gefüllt ist. In 1b hingegen ist eine Situation dargestellt, in der ein Verdrängungsfluid (z.B. Luft) in die erste Kammer 11 eingeleitet worden ist. Das Innenvolumen der ersten Kammer 11 ist dadurch gegenüber der Situation in 1 a vergrößert, was eine Verkleinerung des Innenvolumens der zweiten Kammer 12 bewirkt hat; insbesondere ist die Summe der Einzelvolumina der ersten und der zweiten Kammer in beiden 1a und 1b dieselbe.The flow aid 1 has a first chamber 11 and a second chamber 12 . As from a comparison of 1a and 1b As can be seen, the first and second chambers have variable internal volumes which are operatively connected to one another: In 1a a situation is shown in which the internal volume of the first chamber 11 is approximately minimal, whereas the internal volume of the second chamber 12 is approximately maximal because it is filled with matrix material 500 . In 1b on the other hand, a situation is shown in which a displacement fluid (eg air) has been introduced into the first chamber 11 . The internal volume of the first chamber 11 is thus compared to the situation in 1 a increased, which has caused a reduction in the internal volume of the second chamber 12; in particular, is the sum of the individual volumes of the first and second chambers in both 1a and 1b same.

Wie in 1b dargestellt, ist als Folge der Verkleinerung des Innenvolumens der zweiten Kammer das Matrixmaterial 500 durch Öffnungen 13 in der zweiten Kammer sowie durch das ggf. vorhandene Abreißgewebe hindurch in das Fasermaterial 200 hineingedrückt worden. Das Fasermaterial 200 wurde dabei zumindest teilweise in Dickenrichtung D infiltriert. Dadurch wurde die Gefahr von Faserverschiebungen minimiert.As in 1b shown, as a result of the reduction in the internal volume of the second chamber, the matrix material 500 has been pressed into the fiber material 200 through openings 13 in the second chamber and through the tear-off fabric that may be present. The fiber material 200 was at least partially infiltrated in the thickness direction D. This minimized the risk of fiber displacement.

In 2a ist ein Teil eines Infusionsaufbaus mit einem beidseitig formgebenden Werkzeug 310 während eines Infusionsprozesses dargestellt. In dem beidseitig formbildenden Werkzeug 310 sind ein Kern 600 und Fasermaterial 210 für eine Herstellung eines mehrschichtigen Bauteils geschichtet.In 2a a part of an infusion structure is shown with a tool 310 shaping on both sides during an infusion process. A core 600 and fiber material 210 are layered in the mold 310 forming both sides for production of a multi-layer component.

Der Infusionsaufbau umfasst eine Fließhilfe 2, die zwei Abschnitte 2a und 2b aufweist; insbesondere könnte die dargestellte Fließhilfe insgesamt eine Struktur aufweisen, wie sie in Draufsicht in 3a dargestellt ist.The infusion assembly comprises a flow aid 2, which has two sections 2a and 2b; In particular, the flow aid shown could have a structure as a whole, as shown in plan view in 3a is shown.

Die beiden Abschnitte 2a und 2b sind jeweils in eine Aussparung 600a, 600b des Kerns 600 eingebracht.The two sections 2a and 2b are each introduced into a recess 600a, 600b of the core 600.

Jeder der Abschnitte 2a und 2b umfasst eine erste und eine zweite Kammer 21, 22, deren veränderliche Volumina miteinander in Wirkverbindung stehen. Im dargestellten Zustand enthält die zweite Kammer 22 jeweils Matrixmaterial 500. Wird im fortgesetzten (nicht dargestellten) Prozess Verdrängungsfluid in die erste Kammer 21 geleitet, kann das Matrixmaterial durch die Öffnungen 23 in der zweiten Kammer in das Fasermaterial 210 gedrückt werden.Each of the sections 2a and 2b comprises a first and a second chamber 21, 22, the variable volumes of which are in operative connection with one another. In the state shown, the second chamber 22 contains matrix material 500. If displacement fluid is fed into the first chamber 21 in the continued process (not shown), the matrix material can be pressed through the openings 23 in the second chamber into the fiber material 210.

In 2b ist ein ähnlicher Teil eines erfindungsgemäßen Infusionsaufbaus im Querschnitt dargestellt. Dieser Infusionsaufbau weist eine Fließhilfe 3 auf, bei der die erste und die zweite Kammer als separate Komponenten 31, 32 ausgebildet sind, die in einer Aussparung 611 eines Kerns 610 angeordnet sind. Die zweite Kammer 32 weist zum Fasermaterial hin Öffnungen 33 auf, durch die Matrixmaterial in das Fasermaterial gedrückt werden kann.In 2 B a similar part of an infusion set according to the invention is shown in cross-section. This infusion structure has a flow aid 3 in which the first and the second chamber are designed as separate components 31, 32 which are arranged in a recess 611 of a core 610. The second chamber 32 has openings 33 towards the fiber material, through which matrix material can be pressed into the fiber material.

Eine Wirkverbindung der Volumina der ersten und zweiten Kammern (bzw. Komponenten 31, 32) wird insbesondere durch die begrenzende Wandung der Aussparung 611 sowie das die Fließhilfe 3 abdeckende Fasermaterial 220 bewirkt, die eine Ausdehnung eines Gesamtvolumens der beiden Kammern 31, 32 limitieren.An operative connection of the volumes of the first and second chambers (or components 31, 32) is brought about in particular by the delimiting wall of the recess 611 and the fiber material 220 covering the flow aid 3, which limit an expansion of a total volume of the two chambers 31, 32.

2c zeigt eine Verwendung eines ähnlichen Infusionsaufbaus, der ebenfalls eine zwei separate Komponenten 41, 42 als erste und zweite Kammern umfassende Fließhilfe 4 umfasst. Die Fließhilfe ist in eine Aussparung 621 in einem Kern 620 eingebracht, der mit einem Fasermaterial 230 in einem beidseitig formgebenden Werkzeug geschichtet ist. Wie im Fall der 2b bedingen eine begrenzte Wandung der Aussparung 621 und das Fasermaterial im Werkzeug eine Wirkverbindung der Volumina der beiden Kammern/ Komponenten 41, 42. 2c 12 shows a use of a similar infusion structure, which also comprises a flow aid 4 comprising two separate components 41, 42 as first and second chambers. The flow aid is introduced into a recess 621 in a core 620, which is layered with a fiber material 230 in a tool that forms on both sides. As in the case of 2 B a limited wall of the recess 621 and the fiber material in the tool require an operative connection of the volumes of the two chambers/components 41, 42.

Im Beispiel der 2c ist dabei die Fließhilfe auch zur Kernseite hin von Fasermaterial begrenzt. Ist der Infiltrationsprozess abgeschlossen, die zweite Kammer also vollständig entleert und die erste Kammer beispielsweise mit Luft vollständig gefüllt, kann dieses zusätzlich eingebrachte Fasermaterial beispielsweise als Versteifungselement (auch als „Stringer“ bezeichnet) des Bauteils dienen, mit dem gegebenenfalls die Biegesteifigkeit des Bauteils erhöht werden kann. Versteifungselemente verschiedenster Formen können so auf einfache Weise erzeugt werden.In the example of 2c the flow aid is also limited towards the core side by the fiber material. Once the infiltration process is complete, i.e. the second chamber is completely emptied and the first chamber is completely filled with air, for example, this additionally introduced fiber material can be used, for example, as a stiffening element (also referred to as a “stringer”) of the component, with which the flexural rigidity of the component can be increased if necessary can. Stiffening elements of various shapes can be easily produced in this way.

Durch die Vergrößerung der Oberfläche, auf der Fasermaterial und Kernmaterial aneinander angrenzen, kann zudem deren Verbindung verbessert werden, die maßgeblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des so erzeugten mehrschichtigen Bauteils hat.By enlarging the surface on which the fiber material and core material adjoin one another, their connection can also be improved, which has a significant influence on the mechanical properties of the multi-layer component produced in this way.

Darüber hinaus ist es denkbar, eine Fließhilfe in einer faserverstärkten und/oder formstabilen Ausführung vor dem Infiltrationsprozess in entsprechende Aussparungen im Kernmaterial zu kleben. Durch eine Wahl eines geeigneten Klebstoffs (beispielsweise eines Epoxy-Klebefilms) können die Eigenschaften der Klebung gezielt beeinflusst werden.In addition, it is conceivable to glue a flow aid in a fiber-reinforced and/or dimensionally stable design into corresponding recesses in the core material before the infiltration process. By choosing a suitable adhesive (at e.g. an epoxy adhesive film) the properties of the bond can be specifically influenced.

In den 2a, 2b und 2c sind Varianten dargestellt, bei denen die Aussparungen für die jeweilige Fließhilfe im Kernmaterial eines mehrschichtigen Aufbaus eingebracht ist. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere derartiger Aussparungen im formgebenden Werkzeug vorgesehen sein. Sinnvoll ist dies u. a. dann, wenn ein Bauteil ohne Kernmaterial hergestellt wird.In the 2a , 2 B and 2c Variants are shown in which the recesses for the respective flow aid are introduced in the core material of a multi-layer structure. Alternatively or additionally, one or more such recesses can be provided in the shaping tool. This makes sense, among other things, when a component is manufactured without core material.

Um die Strecken, die das Matrixmaterial im weniger schnell zu durchfließenden Fasermaterial zurücklegen muss, und damit die benötigten Infiltrationszeiten zu verkürzen, kann eine möglichst große flächige Ausbreitung der Fließhilfe sinnvoll sein. So kann an möglichst vielen oder sogar allen Stellen eine Infiltration des Fasermaterials in Dickenrichtung erreicht werden. Aufgrund der ggf. vorhanden dreidimensionalen Gestalt des herzustellenden Bauteils ist eine gleichmäßige, flächige Positionierung der Fließhilfe jedoch nicht immer möglich bzw. sinnvoll.In order to shorten the distances that the matrix material has to cover in the fiber material, which can be flowed through less quickly, and thus the required infiltration times, it can be useful to spread the flow aid as extensively as possible. In this way, infiltration of the fiber material in the thickness direction can be achieved at as many or even all points as possible. Due to the possible three-dimensional shape of the component to be produced, however, a uniform, planar positioning of the flow aid is not always possible or sensible.

In 3a sind zwei beispielhafte Strukturen erfindungsgemäßer Fließhilfen 5, 6 in Draufsicht mit einem darunterliegenden Fasermaterial 240 bzw. 250 dargestellt; in Verwendung könnten diese Fließhilfen nach oben hin durch ein formgebendes Werkzeug abgedeckt sein. Es sind viele weitere Kanalstrukturen denkbar. Die Kanalstruktur kann je nach Bauteil und gewünschter Fortbewegung der Fließfront des injizierten Matrixmaterials gewählt werden.In 3a two exemplary structures of flow aids 5, 6 according to the invention are shown in plan view with a fibrous material 240 or 250 underneath; in use, these flow aids could be covered at the top by a shaping tool. Many other channel structures are conceivable. The channel structure can be selected depending on the component and the desired movement of the flow front of the injected matrix material.

Wie vorab erwähnt, kann es bei der Variante der Fließhilfe, bei der das Matrixmaterial bereits vor dem Infusionsprozess bzw. beim Herstellungsprozess der Fließhilfe in diese eingebracht wird, sinnvoll sein, wenn die Infusionshilfe eine Mehrzahl an zweiten Kammern aufweist, die die gleichen Eigenschaften aufweisen wie die beschriebene (mindestens eine) zweite Kammer.As mentioned above, in the variant of the flow aid in which the matrix material is introduced into the flow aid before the infusion process or during the production process, it can be useful if the infusion aid has a plurality of second chambers that have the same properties as the described (at least one) second chamber.

In 3b ist eine mögliche Ausführungsart einer solchen Fließhilfe mit zweiten Kammern 72 und darunter angeordnetem Fasermaterial 260 dargestellt; nicht dargestellt ist dabei die mindestens eine erste Kammer, deren Volumen mit den Volumina der zweiten Kammern in Wirkverbindung steht.In 3b a possible embodiment of such a flow aid with second chambers 72 and fiber material 260 arranged underneath; not shown is the at least one first chamber, the volume of which is in operative connection with the volumes of the second chambers.

Claims

Flow aid (3, 4) for an infusion structure for infiltrating a fiber material (220, 230) with matrix material (500), wherein the flow aid has a first chamber (31, 41) and a second chamber (32, 42), each with a variable internal volume, the second chamber forming a flat channel structure of the flow aid, wherein a maximum possible internal volume of the first chamber (31, 41) is greater than or equal to a maximum possible internal volume of the second chamber (32, 42), the internal volumes of the first and second chambers being operatively connected to one another in such a way that an increase in the internal volume the first chamber (31, 41) causes a reduction in the internal volume of the second chamber (32, 42), the first chamber (31, 41) and the second chamber (32, 42) being formed as separate components in the form of separate tubes for placement in a recess (611, 621) of a core (610, 620), and wherein the second chamber (32, 42) has at least one opening (33) and/or Has a predetermined breaking point through which the matrix material (500) from the inner volume of the second chamber (32, 42) can be injected into the fiber material (220, 230).

Flow aid according to claim 1 , in which the second chamber is filled with the matrix material.

Flow aid according to one of Claims 1 or 2 wherein the first chamber is adapted to be connected to a fluid supply line of an infusion set and/or wherein an expandable material is present in the first chamber.

Flow aid according to one of the preceding claims, in which the interior volume of the first chamber (31, 41) is in operative connection with the interior volumes of two or more second chambers.

Flow aid according to one of the preceding claims, in which the first chamber (31, 41) is partially enclosed by stretch-resistant and/or dimensionally stable material.

Infusion structure for infiltrating a fiber material (220, 230), wherein the infusion structure comprises at least one flow aid (3, 4) according to one of the preceding claims.

Infusion setup according to claim 6 , wherein the at least one first chamber (31, 41) is connected to a fluid line or wherein the at least one first chamber (31, 41) is set up to be connected to a fluid supply line of the infusion assembly.

Infusion structure according to one of Claims 6 or 7 , wherein the volume of the first chamber (31, 41) is in operative connection with two or more second chambers (32, 42) of the flow aid, and/or wherein the first chamber (31, 41) is partially deh rigid or dimensionally stable material.

Method for infiltrating a fiber material (220, 230) with matrix material by means of an infusion structure according to one of Claims 6 until 8th , which comprises supplying a displacement fluid through the fluid line into the first chamber (31, 41).

procedure according to claim 9 , which also includes positioning the flow aid (3, 4, 5) on the fiber material (220, 230) or within a shaping tool (310) for the fiber material, wherein the second chamber of the flow aid during positioning with the matrix material (500) is filled.

procedure according to claim 9 or 10 , which also comprises filling the second chamber with the matrix material (500).

Method according to one of claims 9 until 11 further comprising: controlling an ambient temperature for the flow aid (3, 4); and/or controlling a volume of fluid supplied through the fluid line.

Method according to one of claims 9 until 12 , After the supply of displacement fluid in the first chamber (31, 41) comprises a renewed filling of the second chamber (32, 42) with matrix material (500).

Method according to one of claims 9 until 13 , which comprises repositioning the flow aid (3, 4) on the fiber material (220, 230).