Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils aus Faserverbundwerkstoff aus einem Faserhalbzeug mit einem mehrteiligem Form- und Infiltrations-Werkzeug mit Werk ^¬ zeugteilen, deren formgebenden Funktionsoberflächen im ge- schlossenen Zustand des Werkzeuges eine für das Bauteil maß ^¬ gebliche Kavität bilden.

In einem sogenannten "Resin Transfer Moulding" Verfahren (RTM- Verfahren) werden aus einem Faserhalbzeug komplexe Bauteile aus Faserverbundwerkstoff hergestellt . Derart erzeugte Faserverbundbauteile finden in zahlreichen

Branchen mit hohen Leichtbau-Anforderungen, wie dem Fahrzeug ^¬ bau oder der Luft- und Raumfahrt-Industrie, Anwendung.

Bei dem Verfahren wird ein aus trockenen Fasermatten oder aus einer vorgeformten Preform bestehendes Faserhalbzeug in ein zweiteiliges, formgebendes, z.T. beheiztes Werkzeug eingelegt. Im geschlossenen Zustand des zweiteiligen Werkzeuges bilden die formgebenden Funktionsoberflächen der unteren und oberen Formhälfte des zweiteiligen Werkzeugs die Kavität bzw. die Form für das zu formende Faserverbundbauteil, wobei das Faser- halbzeug gegebenenfalls angeformt wird. Die sich bildende Kavität ist ein Hohlraum, der die abschlie ^¬ ßende Formgebung des zu fertigenden Bauteils vorgibt.

Nach dem dichten Verschließen der beiden Werkzeugteile des zweiteiligen Werkzeuges ist das Faserhalbzeug gegenüber der Umgebung abgedichtet und es wird unter Druck, ein flüssiges Reaktionsharz in die, vorzugsweise evakuierte, Kavität inji ^¬ ziert. Das Harz füllt die Kavität aus und durchtränkt die Fa ^¬ serlagen des Faserhalbzeugs. Nach dem Aushärten des Harzes wird das Formwerkzeug geöffnet und das fertige Bauteil kann entnommen werden.

Bei bekannten Werkzeugvorrichtungen zum Herstellen eines Bau ^¬ teils nach diesem Verfahren, wie beispielsweise in der Druck ^¬ schrift DE 10 2005 008 479 AI beschrieben, tritt das Problem auf, dass komplexe Bauteile, welche in Bezug zur Entformungs- richtung der Werkzeughälften des zweiteiligen Formwerkzeuges hinterschneidende Konturbereiche aufweisen, nicht abgebildet werden können bzw. nicht beschädigungsfrei entformt werden können und daher nicht bzw. nur mit erheblichen Aufwand gefer ^¬ tigt werden können. Derart komplexe Bauteile kommen beispiels ^¬ weise bei Radkonstruktionen vor.

Zwar können im Bereich der Entformungs-Hinterschnitte des Bau ^¬ teils bekanntermaßen Formeinlagen in den Formhälften eingelegt werden, jedoch ist deren Positionierung und Fixierung in den Formhälften schwierig und umständlich. Nach dem Ent formen muss das Werkzeug, die Formeinlagen und das Bauteil unter erhebli ^¬ chen Aufwand gereinigt werden. In der Folge sinkt die Produk ^¬ tivität und die Bauteilqualität wird beeinträchtigt. Das not ^¬ wendige Handling ist zudem für eine Serienfertigung solcher Bauteile ungeeignet.

Aufgabe ist es daher, eine Vorrichtung nach der bekannten Art weiterzuentwickeln, welche mit geringem technischem Aufwand eine verbesserte Produktivität des RTM-Verfahren für komplex geformte Bauteile ermöglicht. Weiter ist zur Aufgabe gestellt, mittels einer weiterentwi ^¬ ckelten Vorrichtung die Qualität der gefertigten Bauteile und die Einsatzbreite des RTM-Verfahrens zu verbessern.

Zur Lösung des Problems ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Werkzeug einen hohlkörperartig ausgebildeten Dichtungsrah ^¬ men aufweist, in welchem das Faserhalbzeug anordenbar ist, und die Werkzeugteile derart ausgebildet und dem Dichtungsrahmen zuordenbar sind, dass im geschlossenen Zustand die Werkzeug ^¬ teile dicht mit dem Dichtungsrahmen verbunden sind.

Der hohlkörperartig ausgebildete Dichtungsrahmen und die kor ^¬ respondierend zu diesem Dichtungsrahmen gestalteten Werkzeug ^¬ teile, die in ihrer räumlichen Zuordnung zum Dichtungsrahmen über dessen Umfang verteilt und teilweise oder ganz im oder am Dichtungsrahmen angeordnet sein können, bilden das erfindungs ^¬ gemäße, dreidimensional zusammengesetzte, mehrteilige Werk ^¬ zeug .

Mit diesem erfindungsgemäßen mehrteiligen Werkzeug zur Formung und Harzinfiltration können entsprechend der vielseitigen Ge ^¬ staltungsmöglichkeit des hohlkörperartigen Dichtungsrahmens ein Vielzahl Werkzeugteile beteiligt sein, die verschiedene Entformungsrichtungen realisieren, wie beispielhaft in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen belegt ist.

Mit Hilfe dieses mehrteiligen Werkzeugs sind somit die ver ^¬ schiedensten Hinterschneidungsformen des herzustellenden Bau ^¬ teils abbildbar, wobei die Verwendung von besonderen Formein ^¬ lagen weitestgehend minimiert werden kann.

Alle formgebenden Funktionsoberflächen der Werkzeugteile bil ^¬ den im geschlossenen Zustand des Werkzeuges gemeinsam die Ka- vität des herzustellenden Bauteils und formen unter der Druck ^¬ wirkung der Werkzeugteile das eingeschlossene Faserhalbzeug, wobei die Werkzeugteile zugleich gegenüber dem Dichtungsrahmen abgedichtet sind. Der Kraftfluss der zusammenwirkenden Werk ^¬ zeugteile wird in diese Zustand auf den Dichtungsrahmen über- tragen, wobei dieser selbst jedoch keinen Kontakt mit dem Fa- serhalbzeug bzw. mit dem herzustellenden Bauteil hat.

Das ermöglicht eine von der Bauteilform unabhängige, und damit in ihrer Gestaltung freie Abdichtung der Werkzeugteile gegen- über dem Dichtungsrahmen, die somit besser an die Dichtheits ^¬ anforderungen angepasst werden kann.

Es wird hierdurch ein zuverlässig dichter Verschluss des Fa ^¬ serhalbzeuges gegenüber der Umgebung während des Herstellungs ^¬ prozesses gewährleistet. Die Werkzeugteile werden nach der Infiltration und Aushärtung des Harzes im Fasermaterial geöffnet und in den verschiedenen Entformungsrichtungen vom Dichtungsrahmen wegbewegt, so dass das fertiggestellte Bauteil zugänglich ist und aus dem Dich ^¬ tungsrahmen entnommen werden kann. Hierbei kann zumindest ein bewegliches Werkzeugteil vorteil ^¬ hafter Weise als Mittel zur Entnahme des Bauteils aus dem Dichtungsrahmen dienen, indem das fertiggestellte, auf der formgebenden Funktionsfläche des Werkzeugteils sitzende Bau ^¬ teil gemeinsam mit dem Werkzeugteil herausgeführt wird. Es können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung komplexe Bau ^¬ teile, wie z. B. Bauteile mit einer aus einem Felgenbett und einer Radscheibe bestehenden Radgeometrie, mit geringem Auf ^¬ wand und hoher Qualität serienmäßig gefertigt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen hervor.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist we ^¬ nigstens ein Werkzeugteil in einer am Umfang des Dichtungsrah ^¬ mens ausgebildeten Rahmenöffnung aufnehmbar. Hierdurch kann das Werkzeugteil, wie auch jedes weitere Werkzeugteil, sicher am oder im Dichtungsrahmen gelagert, geführt bzw. abgestützt werden. Es wird mithin ein größere Flächenanteil des Dich ^¬ tungsrahmens bereitgestellt, welcher der Dichtung des Werk ^¬ zeugteils gegen den Dichtungsrahmen dienen kann.

Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, dass an dem Werkzeugteil eine Dichtfläche ausgebildet ist, die mit einer die Rahmenöffnung umschließenden Dichtfläche des Dichtungsrah ^¬ mens korrespondiert. Die korrespondierenden Dichtflächen des Werkzeugteils und des Dichtungsrahmens sind im geschlossenen Zustand des Werkzeugs wesentliche Bestandteile einer Dieh ^¬ tungsanordnung, die eine großflächig dichtende Verbindung zwi ^¬ schen dem Werkzeugteil und dem Dichtungsrahmen herstellt, wel ^¬ che die erforderliche Vakuumdichtheit des unter Druck stehen ^¬ den geschlossenen Werkzeugs gewährleistet.

Eine die Rahmenöffnung umschließende Dichtfläche kann auf ei- ner um die Rahmenöffnung umlaufenden äußeren Oberfläche des

Dichtungsrahmens und/oder auf den inneren Wandflächen der Rah ^¬ menöffnung ausgebildet sein.

Korrespondierend dazu kann die Dichtfläche des Werkzeugteils auf einer der äußeren Oberfläche des Dichtungsrahmens zuge- wandten stirnseitigen Fläche und/oder an seitlichen Flächen, welche den inneren Wandflächen der Rahmenöffnung zugewandt sind, ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist auf der Dichtfläche des Werkzeugteils und/oder der Dichtfläche des Dichtungsrahmens ein umlaufendes Dichtelement, wie zum Beispiel ein Dichtring oder eine Dicht ^¬ schnur, angeordnet oder ausgebildet, welches die erforderliche Vakuumdichtheit der Dichtungsanordnung im geschlossenen Werk ^¬ zeugs verbessert. Vor allem ist mit der umlaufenden Anordnung bzw. Ausbildung auf den Dichtflächen des Werkzeugteils bzw. des Dichtungsrahmens eine stoß-, unterbrechungs- und kreu ^¬ zungsfreie Verlegung des Dichtelements verbunden, so dass in ^¬ folge dieser Homogenität des Dichtelements örtliche Schwach ^¬ stellen der Vakuumdichtigkeit vermieden werden. Die Vakuumdichtheit wird auch dadurch weiter verbessert, dass die Dichtfläche des Werkzeugteils und/oder die Dichtfläche de Dichtungsrahmens eine umlaufende Nut zur Einlage des Dichtele mentes aufweist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist wenigs ^¬ tens ein Werkzeugteil einen lösbar verbundenen Formeinsatz auf, auf dem die formgebende Funktionsoberfläche ausgebildet ist, was einen einfachen Austausch der Formflächen in Abhän ^¬ gigkeit des Fertigungsauftrages und des Verschleißes ermög ^¬ licht, ohne das gesamte Werkzeugteil auswechseln zu müssen. Wichtige Funktionselemente des Werkzeugteils, wie z.B. Heizun und Sensorik zur Temperierung des Werkzeugteils und des Bau ^¬ teils, Dichtelemente oder Anschlusselemente für eine Antriebs einheit des Werkzeugteils, sind vorzugsweise separiert zum lösbar verbundenen Formeinsatz angeordnet, so dass der Aus ^¬ tausch des Formeinsatzes unkompliziert und kostengünstig rea ^¬ lisierbar ist .

Weiter ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Werkzeugteil eine Grundplatte aufweist, die im geschlossenen Zustand des Werkzeuges eine Rahmenöffnung überdeckt.

Die Grundplatte ermöglicht infolge des überdeckenden Sitzes eine verbesserte Kraftverteilung auf den Dichtungsrahmen im geschlossenem, druckbeaufschlagtem Zustand des Werkzeugs wäh ^¬ rend des Form- und Infiltrations- Vorganges.

Aufgrund ihrer überdeckenden Ausführung können wesentliche Funktionselemente des Werkzeugteils - außer der formgebenden Funktionsoberfläche - vorteilhaft in der Grundplatte inte ^¬ griert sein, da sie somit weitestgehend von außen zugänglich bleiben .

Nach einer Weiterentwicklung ist es besonders vorteilhaft, dass im geschlossenen Zustand des Werkzeuges eine Dichtungsan Ordnung zwischen der Grundplatte wenigstens eines Werkzeug ^¬ teils und dem Dichtungsrahmen ausgebildet ist. Die Dichtungsanordnung ist nach dieser Ausführung aus den zu einander zugewandten, korrespondierenden Dichtflächen der Grundplatte des Werkzeugteils und der Rahmenöffnung des Dich ^¬ tungsrahmens sowie einem oder mehreren Dichtelementen gebil ^¬ det .

Die Dichtfläche der Grundplatte ist an einer Stirnfläche der Grundplatte ausgebildet, die der äußeren Oberfläche des Dich ^¬ tungsrahmens zugewandten ist und an der das Werkzeugteil im geschlossenen Zustand am Dichtungsrahmen anliegt. Die um die Rahmenöffnung umlaufende äußere Oberfläche des Dichtungsrah ^¬ mens bildet dabei die korrespondierende Dichtfläche der Rah ^¬ menöffnung .

Diese Dichtungsanordnung befindet sich im geschlossenen Zu ^¬ stand des Werkzeuges unmittelbar im Kraftfluss und erzeugt ei ^¬ ne besonders gute Flächendichtung des Werkzeugteils gegenüber dem Dichtungsrahmen.

Ergänzend oder alternativ ist es besonders vorteilhaft, dass im geschlossenen Zustand des Werkzeuges eine Dichtungsanord ^¬ nung zwischen dem Formeinsatz wenigstens eines Werkzeugteils und dem Dichtungsrahmen ausgebildet ist. Der Vorteil ergibt sich im Zusammenhang mit dem konstruktiv bedingten Spaltraum, der sich zwischen den Seitenwänden der benachbart angeordneten Werkzeugteile und/oder zwischen der Innenwand der Rahmenöff ^¬ nung und der Seitenwand eines jeden Werkzeugteils ein Spalt ^¬ raum ausbildet. Während des Infiltrationsprozesses füllt sich der Spaltraum mit Harz aus und härtet zu einem mit dem zu fer ^¬ tigenden Bauteil verbundenen Harzkörper aus.

Die Dichtungsanordnung nach dieser Ausführung ist aus den zu einander zugewandten, korrespondierenden Dichtflächen des Formeinsatzes des Werkzeugteils und der Rahmenöffnung des Dichtungsrahmens sowie einem oder mehreren Dichtelementen ge ^¬ bildet und befindet sich daher im geschlossenen Zustand des Werkzeuges nahe oder unmittelbar an der Kavität des Werkzeu- ges. Infolge des bauteilnahen Sitzes dieser Dichtungsanordnung erfolgt weniger Harzeintrag in den Spaltraum zwischen den Sei ^¬ tenwänden des Formeinsatzes und den Innenwänden der zugehöri ^¬ gen Rahmenöffnung, wodurch die Größe der anfallenden Harzkör ^¬ per deutlich minimiert werden kann.

Zur Beschleunigung der Konsolidierungsvorganges des infil ^¬ trierten Faserhalbzeuges ist es günstig, das infiltrierte Fa ^¬ serhalbzeug während der Aushärtung zu temperieren. Besonderes effizient und zielgerichtet wirkt die Temperierung, wenn der Dichtungsrahmen und/oder wenigstens ein Werkzeugteil beheizbar ausgebildet sind.

Vorzugsweise ist die Heizungseinrichtung in der Grundplatte des Werkzeugteils angeordnet, wobei der mit der Grundplatte verbundene Formeinsatz des Werkzeugteils wie auch der anlie ^¬ gende Dichtungsrahmen infolge der Wärmeleitung ausreichend von der Temperierung profitieren kann.

Eine konstruktiv günstige Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass wenigstens ein Werkzeugteil mittels eines Führungs ^¬ und Antriebsmittels verfahrbar ausgebildet ist, womit einzelne Prozessschritte des Herstellungsverfahrens automatisierbar so ^¬ wie schneller und präziser steuerbar sind.

Vorzugsweise ist das Führungs- und Antriebsmittel mit der Grundplatte des Werkzeugteils verbunden, wodurch Druck- und Zugkräfte gleichmäßig auf das Werkzeugteil bzw. auf die form ^¬ gebende Funktionsoberfläche des Formeinsatzes übertragen wer ^¬ den können.

Zum Zwecke der Automatisierung der Entformung des fertigge ^¬ stellten Bauteils bzw. zur leichteren und selbstständigen Ab ^¬ lösung der sich bildenden Harzkörper vom Werkzeugteil bzw. Dichtungsrahmen weist wenigstens eine Seitenwand des Werkzeug ^¬ teils und/oder wenigstens eine Innenwand der Rahmenöffnung ei ^¬ ne Entformungsschräge auf. Dem vorgenannten Zweck entsprechend ist es förderlich, dass eine formgebende Funktionsoberfläche und/oder die Seitenwände des Werkzeugteils und/oder die Innenwände der Rahmenöffnung poliert und/oder mit einem Trennmittel ausgebildet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorge ^¬ sehen, dass die Innenwand der Rahmenöffnung und/oder die Sei ^¬ tenwand des Werkzeugteils derart ausgebildet sind, dass der konstruktiv bedingte Spaltraum zwischen den Formeinsätzen der benachbart angeordneten der Werkzeugteile und/oder zwischen einer Rahmenöffnung und einem Werkzeugteil aufweist.

Die durch die Gestaltung der Rahmenöffnung und der Formeinsät ^¬ ze bewirkten umlaufenden Einschnürungen des Spaltraumes erzeu ^¬ gen gezielt ringförmige Sollbruchstellen in den sich während des Infiltrations- und Konsolidierungsvorganges bildenden Harzkörper. Entlang der Sollbruchstellen werden beim Ausfahren der Werkzeugteile aus dem Dichtungsrahmen die Harzkörper selbsttätig voneinander und vom gefertigten Bauteil abgetrennt und mit den Werkzeugteilen entnommen.

Des Weiteren kann am Dichtungsrahmen oder am Werkzeugteil ein separates Mittel zum Trennen der Harzkörper, wie zum Beispiel Stoßkanten, vorgesehen sein, durch welche die Harzkörper auf einfache Weise beim Ausfahren der Werkzeugteile bzw. bei der Entnahme des fertiggestellten Bauteils voneinander getrennt bzw. vom Bauteil abgebrochen werden können.

Die auf den Werkzeugteilen verbliebenen Harzkörper können vor ^¬ zugsweise mittels einem externen oder einem im Werkzeugteil integrierten Abstreitmittel von den Werkzeugteilen abgestreift werden .

Diese vorteilhaften Merkmale der Vorrichtung im Einzelnen oder in Kombination ermöglichen eine besonders saubere, kontrol ^¬ lierte und vollautomatisierbare Entformung des Bauteils und Entsorgung der Harzkörper. Verschmutzungen des Werkzeugs durch Harzsplitter sind weitestgehend vermieden. Bevorzugt weist die umlaufende Einschnürung eine im Verhältnis zur Spaltbreite des Spaltraumes deutlich geringere Einschnü ^¬ rungsbreite auf, wobei vorzugsweise die Spaltbreite des Spalt ^¬ raumes im Bereich von 0,1 bis 3,0 mm und die Einschnürungs ^¬ breite im Bereich von 0,01 bis 0,5 mm ausgebildet sind. Hier ^¬ durch sind die abzutrennenden Harzkörper besonders eigenstabil und die Abtrennung der Harzkörper entlang der Sollbruchstellen erfolgt sehr zuverlässig bei geringer Fehlbruchrate.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Dichtungsrahmen einen Formeinsatz aufweist.

Der Formeinsatz des Dichtungsrahmens ist integraler Bestand ^¬ teil des Dichtungsrahmens und hat eine formgebende Funktions ^¬ oberfläche, die, wie die formgebende Funktionsoberfläche der beteiligten, beweglichen Werkzeugteile, einen Teil der Kontur der Faserpreform bzw. des Bauteils abbildet, so dass der Form ^¬ einsatz des Dichtungsrahmens die Formeinsätze der beweglichen Werkzeugteile zum Zweck der gemeinsamen Bildung der Kavität des Bauteils ergänzt.

Bei dieser Ausführung werden weniger bewegliche Werkzeugteile und Stelleinrichtungen benötigt und damit die Gefahr der Stör ^¬ anfälligkeit gemindert. Im Bereich des integrierten Formein ^¬ satzes sind keine relativ zueinander beweglichen Teilen mit vorhanden, so dass dort kein Spaltraum besteht. Bei der Ferti ^¬ gung des Bauteils wird insgesamt weniger Harzkörper gebildet, wobei sich der Entformungsaufwand mindert.

Des Weiteren kann ein in den Dichtungsrahmen einlegbarer Form ^¬ einsatz vorgesehen sein, der eine formgebende Funktionsober ^¬ fläche hat, die, wie die formgebende Funktionsoberfläche der beteiligten, beweglichen Werkzeugteile, einen Teil der Kontur der Faserpreform bzw. des Bauteils abbildet.

Der einlegbare Formeinsatz kann gemeinsam mit dem Faserhalb ^¬ zeug im Dichtungsrahmen angeordnet sein. Diese Ausführung verringert bei selbigen Anforderungen an die Gestaltung und Herstellung des Bauteils ebenfalls den Umfang an beweglichen Werkzeugteilen und mindert durch reduzierte Spalträume den Harzeintrag.

Der einlegbare Formeinsatz ist individuell austauschbar und erhöht damit die Einsatzvariabilität des Werkzeuges.

Mit Hilfe des einlegbaren Formeinsatzes sind besondere schwer zugängliche, hinterschneidende Ausnehmungen des Faserhalbzeu ^¬ ges bzw. des Bauteils abbildbar.

Bei dieser Ausführung kann eine gemeinsame Beschickung von Fa ^¬ serhalbzeug und Formeinsatz bzw. eine gemeinsame Entnahme des fertigen Bauteils mit dem Formeinsatz in verschiedener Rich ^¬ tung durch die vorhandenen Rahmenöffnungen erfolgen, was in Einzelfällen ein technologischer Vorteil bedeuten kann.

Diese und weitere aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale ergeben jeweils für sich oder in Kombination vorteilhafte Ausführungsformen der Erfin ^¬ dung, für die hier Schutz beansprucht wird.

Die erfindungsgemäße Werkzeugvorrichtung und die erfindungsge ^¬ mäßen Verfahrensabläufe in Anwendung dieser Werkzeugvorrich ^¬ tung werden nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen nä ^¬ her erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in einer schematischen Darstellung in

Fig. 1 Explosionsdarstellung eines mehrteiliges Werkzeugs mit einem Dichtungsrahmen in Würfelform und sechs Werkzeugteilen,

Fig. 2 isometrische Ansicht des Faserhalbzeugs nach Fig. 1,

Fig. 3 isometrische Ansicht des Werkzeuges nach Fig. 1 in einer Ausgangsstellung vor der Bestückung des Dich- tungsrahmens , Schnittansicht A des Werkzeuges nach Fig. 1 in Aus ^¬ gangsstellung, isometrische Ansicht des Werkzeuges nach Fig. 1 nach dem Verschließen der Werkzeugteile,

Schnittansicht B des Werkzeuges nach Fig. 1 dem Ver ^¬ schließen der Werkzeugteile,

Detailansicht X des Werkzeuges nach Fig. 1, isometrische Ansicht des Werkzeugs nach Fig. 1 im ge öffneten Zustand nach der Harzinfiltration und Aus ^¬ härtung des Bauteils,

Schnittansicht eines mehrteiligen Werkzeugs nach ei ^¬ nem zweiten Ausführungsbeispiel mit Heiner Dich ^¬ tungsanordnung zwischen Dichtungsrahmen und Formein ^¬ satz des Werkzeugteils,

Detailansicht Y des Werkzeuges nach Fig. 9,

Schnittansicht eines Werkzeugs nach einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem eingeschnürten Spalt ^¬ raum,

Detailansicht Z des Werkzeugs nach Fig. 11, isometrische Ansicht des Werkzeugs nach Fig. 11 im geöffneten Zustand nach der Infiltration und Aushär ^¬ tung des Bauteils, isometrische Ansicht des Werkzeugs nach Fig. 11 beim Vorgang der Harzkörperentfernung, isometrische Ansicht eines mehrteiligen Werkzeugs nach einem vierten Ausführungsbeispiel mit einem im Dichtungsrahmen integriertem Formeinsatz und fünf be weglichen Werkzeugteilen, Fig. 16 Schnittansicht C des mehrteiligen Werkzeugs nach Fig, 15, vor dem Verschließen der Werkzeugteile,

Fig. 17 Schnittansicht des Werkzeuges nach Fig. 15, nach Ver ^¬ schluss der Werkzeugteile, Fig. 18 isometrische Ansicht eines mehrteiligen Werkzeugs

nach einem fünften Ausführungsbeispiel mit einem Dichtungsrahmen für einen Einlage-Formeinsatz und fünf beweglichen Werkzeugteilen,

Fig. 19 Schnittansicht D des mehrteiligen Werkzeugs nach Fig,

18, vor dem Verschließen der Werkzeugteile,

Fig. 20 Schnittansicht des Werkzeuges nach Fig. 18, nach Ver ^¬ schluss der Werkzeugteile,

Fig. 21 Explosionsdarstellung eines mehrteiligen Werkzeugs nach einem sechsten Ausführungsbeispiel mit einem Dichtungsrahmen in Form eines Pyramidenstumpfes und sechs Werkzeugteilen,

Fig. 22 Schnittansicht E des mehrteiligen Werkzeugs nach Fig,

21, in einer Ausgangsstellung vor dem Verschließen der Werkzeugteile, Fig. 23 Schnittansicht des Werkzeugs nach Fig. 21, nach Ver ^¬ schluss der Werkzeugteile,

Fig. 24 isometrische Ansicht eines mehrteiligen Werkzeugs

nach einem siebten Ausführungsbeispiel mit einem Dichtungsrahmen in Würfelform und drei Werkzeugtei- len,

Fig. 25 Schnittansicht des Werkzeugs nach Fig. 24, nach Ver ^¬ schluss der Werkzeugteile,

Fig. 26 isometrische Ansicht eines mehrteiligen Werkzeugs

nach einem achten Ausführungsbeispiel für die Her ^¬ stellung eines Bauteils in Radgeometrie, Fig. 27 Schnittansicht des Werkzeuges nach Fig. 26 im ge ^¬ schlossenen Zustand.

Die Figuren zeigen verschiedene Varianten eines erfindungsge ^¬ mäßen mehrteiligen Form- und Infiltrationswerkzeugs 1.1 bis 1.8 für die Fertigung eines Bauteils 13 aus Faserverbundwerk ^¬ stoff im RTM-Verfahren .

Fig. 1 zeigt in einer Explosionsdarstellung ein mehrteiliges Werkzeug 1.1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Dichtungsrahmen 2.1 in Würfelform und sechs Werkzeugteilen 4.1 bis 4.6.

Der Dichtungsrahmen 2.1 weist sechs Rahmenöffnungen 5.1 bis 5.6 für die Aufnahme jeweils eines Werkzeugteils 4.1 bis 4.6 auf. Der Durchgangsquerschnitt mindestens einer Rahmenöffnung 5.1 bis 5.6 ist so dimensioniert, dass ein Faserhalbzeug 3, wie beispielhaft in Fig. 1 dargestellt, durch diese Rahmenöff ^¬ nung innerhalb des Dichtungsrahmens 2.1 positionierbar bzw. das fertiggestellte Bauteil 13 über die Rahmenöffnung 5.1 bis 5.6 aus dem Dichtungsrahmen entnehmbar ist.

Das im Dichtungsrahmen 2.1 zu positionierende Faserhalbzeug 3 ist zum Beispiel eine vorgeformte Faserpreform, wie sie näher aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Faserpreform 3 weist eine Vielzahl von geformten Ausnehmungen und Vorsprüngen auf.

Nach den Möglichkeiten eines herkömmlichen zweiteiligen Form ^¬ und Infiltrationswerkzeugs stellen diese Ausnehmungen und Vor- sprünge Hinterschneidungen dar, die nicht oder nur mit erheb ^¬ lichen Aufwendungen form- und entformbar sind.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, wie nachfolgend be ^¬ schrieben, eine einfach und schnelle Bearbeitung der komplex geformte Faserpreform 3 möglich. Die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 bestehen im Wesentlichen aus je ^¬ weils einem Formeinsatz 6 und einer Grundplatte 7. Die Formei- nsätze 6 weisen verschiedene, in der Fig. 1 schraffiert darge ^¬ stellte, formgebende Funktionsoberflächen 8 auf, die jeweils einen Teil der komplexen Kontur der vorgeformte Faserpreform 3 nach Fig. 2 bzw. des zu fertigenden Bauteils 13 abbilden. Die Formeinsätze 6 der Werkzeugsteile 4.1 bis 4.6 sind lösbar mit der jeweiligen Grundplatte 7 verbunden, so dass die Formein ^¬ sätze 6 entsprechend des Fertigungsauftrages und des Ver ^¬ schleißgrades individuell ausgetauscht werden können.

Die Grundplatte 7 des jeweiligen Werkzeugteils 4.1 bis 4.6 weist auf einer dem Dichtungsrahmen 2.1 zugewandten Seite eine Dichtfläche mit einer umlaufenden Nut auf, in der ein umlau ^¬ fendes Dichtelement 9 in Form einer ringförmigen, homogenen Dichtschnur 9 eingelegt ist. Die Dichtfläche der Grundplatte 7 des Werkzeugteils 4.1 bis 4.6 korrespondiert flächig mit einer die zugehörige Rahmenöffnung 5.1 bis 5.6 umgebenden Dichtflä ^¬ che des Dichtungsrahmens 2.1.

Auf einer dem Dichtungsrahmen 2.1 abgewandten Seite der Grund ^¬ platte 7 ist diese jeweils mit einem nicht dargestelltes Füh- rungs- und Antriebsmittel, wie beispielsweise mit einer hyd- raulischen Stelleinheit, verbunden.

Fig. 3 und 4 zeigen das mehrteilige Werkzeug 1.1 nach Fig. 1 in einer Ausgangsstellung im geöffneten Zustand vor der Bestü ^¬ ckung des Dichtungsrahmens 2.1. Die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 können mittels des Führungs- und Antriebsmittels in drei Ver- fahr-Richtungen entlang einer X-, Y- und Z-Koordinate maschi ^¬ nell und relativ zum Dichtungsrahmen 2.1 bewegt werden. Die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 sind in Fig. 3 und 4 in einer ausge ^¬ fahrenen Position dargestellt.

Die Positionierung des Faserhalbzeugs 3 im Dichtungsrahmen 2.1 kann z.B. mit Hilfe des Werkzeugteils 4.1 erfolgen, auf dessen formbildenden Funktionsoberfläche 8 des Formeinsatzes 6 das Faserhalbzeug 3 vor dem Einfahren der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 und Verschließen des Werkzeugs 1.1 angeordnet wird. Ist das Faserhalbzeug 3, wie im Ausführungsbeispiel, eine vorge ^¬ formte Preform 3 kann die Anordnung auf dem Formeinsatz 6 im Wesentlichen formschlüssig erfolgen.

Alternativ kann das Faserhalbzeug 3 aus zu formenden Fasermat- ten bestehen, die auf der formgebenden Funktionsoberfläche des Formeinsatzes aufgelegt werden (nicht dargestellt) .

Mit dem Einfahren des Werkzeugteils 4.1 in den Dichtungsrahmen 2.1 wird das Faserhalbzeug 3 mitgeführt und im Dichtungsrahmen 2.1 platziert, wobei es die ausreichend große Rahmenöffnung 5.1 des Dichtungsrahmens 2.1 passiert (s. Fig. 3 und Fig. 4) .

Im geschlossenen Zustand des Werkzeugs 1.1 nach Fig. 5 und 6 sind alle Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 in den Rahmenöffnungen 5.1 bis 5.6 platziert, während das Faserhalbzeug 3 eingeschlossen ist und die formgebenden Funktionsoberflächen 8 der Formein- sätze 6 der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 die Kavität für die

Formgebung und die Harztränkung des zu fertigen Bauteils 13 bilden .

Die angetriebenen Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 stützen sich im geschlossenen Zustand des Werkzeugs 1.1 unter Druckkraft am Dichtungsrahmen 2.1 ab, der damit in den Kraftfluss des zusam ^¬ mengesetzten Werkzeugs 1.1 eingebunden ist.

Die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 schließen mittels jeweils einer Dichtungsanordnung zwischen Dichtungsrahmen 2.1 und Grundplat ^¬ te 7 des Werkzeugteils 4.1 bis 4.6 dicht an dem Dichtungsrah- men 2.1 an. Damit dichten die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 und der Dichtungsrahmen 2.1 zugleich die Faserpreform 3 gegen die Umgebung ab (s. Fig. 5 und 6) .

Die Dichtungsanordnung mit den korrespondierenden Dichtflächen des Dichtungsrahmens 2.1 und der Grundplatte 7 sowie der ura- laufenden Nut mit eingelegter Dichtschnur 9 ist im Detail X in Fig. 7 vergrößert dargestellt. Als alternatives Dichtelement 9 kann auf der Dichtfläche der Grundplatte 7 und/oder der Dichtfläche des Dichtungsrahmens 2.1 z. B. ein umlaufendes Kupferband angeordnet oder ausgebil ^¬ det sein. In jedem Fall sind die einzelnen Dichtelemente 9 zu- einander kreuzungsfrei angeordnet.

Somit ist jedes Werkzeugteil 4.1 bis 4.6 getrennt und unabhän ^¬ gig von dem benachbarten Werkzeugteil 4.1 bis 4.6 durch eine geschlossen umlaufende Dichtungsanordnung gegenüber dem Dich ^¬ tungsrahmen 2.1 abgedichtet. Dichtflächen mit Abkantungen und Kreuzungspunkte von Dichtelementen, welche Undichtigkeiten hervorrufen könnten, sind bei dieser Lösung ausgeschlossen. Im geschlossenen Zustand des Werkzeugs 1.1 wird damit eine zuver ^¬ lässige Vakuumdichtheit realisiert.

Beim anschließenden Harzinfiltrationsvorgang wird die Kavität über eine Injektionsöffnung 10 eines oder mehrerer Werkzeug ^¬ teile 4.1 bis 4.6 mit Harz gefüllt und die Faserpreform 3 mit Harz getränkt (nicht im Einzelnen dargestellt) .

Im geschlossenen Zustand des Werkzeugs 1.1 verbleibt ein ge ^¬ ringfügiger Spaltraum 11 zwischen den Seitenwänden von jeweils aneinander liegenden Formeinsätzen 6 der in benachbarten Rah ^¬ menöffnungen 5.1 bis 5.6 sitzenden Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 und auch zwischen den Innenwänden jeweils einer Rahmenöffnung 5.1 bis 5.6 und den Seitenwänden jeweils eines Formeinsatzes 6 der in den Rahmenöffnungen 5.1 bis 5.6 sitzenden Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 (Fig. 6 und 7) . Dieser Spaltraum 11 füllt sich während der Harzinfiltration ebenfalls mit Harz, was in der Schnittdarstellung nach Fig. 6 und 7 als dicke durchgehende Linie dargestellt ist. Die Infiltrationsreste des Harzes im Spaltraum 11 bilden im ausgehärteten Zustand einen dünnen Harzkörper 12 um den jeweiligen Formeinsatz 6 der Werkzeugtei ^¬ le 4.1 bis 4.6. Zur Beschleunigung des Aushärtevorgangs können der Dichtungs ^¬ rahmen 2.1 und /oder die Grundplatten 7 der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6, beheizbar ausgebildet sein.

Nach dem Aushärtevorgang wird das Werkzeug 1.1 geöffnet, in dem die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 entlang der drei Verfahr- Koordinaten (X-, Y- Z-Koordinate ) aus den Rahmenöffnungen 5.1 bis 5.6 des Dichtungsrahmens 2.1 herausgefahren werden.

Fig. 8 zeigt das Werkzeug 1.1 nach Fig. 1 nach der Harzinfilt ^¬ ration im geöffneten Zustand nach dem Ausfahren der Werkzeug- teile 4.1 bis 4.6 aus dem Dichtungsrahmen 2.1. Zur besseren

Darstellung der Harzkörper 12 ist der umgebende Dichtungsrah ^¬ men 2.1 hier nur andeutungsweise dargestellt.

Mittels eines auf den Funktionsoberflächen 8 und den Seiten ^¬ wänden der Formeinsätzen 6 aufgebrachten Trennmittels sind die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 leicht vom ausgehärteten Bauteil 13 und von den gebildeten Harzkörpern 12 lösbar. Zur Unterstüt ^¬ zung der Entformung können die Seitenwände der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 und die zu den Seitenwänden korrespondierenden In ^¬ nenwände der Rahmenöffnungen 5.1 bis 5.6 Entformungsschrägen aufweisen (nicht dargestellt) .

Das ausgehärtete Bauteil 13 mit den anhaftenden Harzkörpern 12 verbleibt nach dem Ausfahren der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 zu ^¬ nächst im Dichtungsrahmen 2.1. Es kann anschließend mit einem geeigneten Mittel unter Anwendung einer Schub- oder Zugkraft über eine der Rahmenöffnungen 5.1 bis 5.6 entnommen werden, wobei die dünnwandigen Harzkörper 12 zerstört und vom Bauteil 13 abgetrennt werden (nicht dargestellt) .

Im Ergebnis können mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug 1.1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel drei Entformungsrichtungen ent- lang der X-, Y- und Z-Koordinate realisiert werden. Komplexe Bauteile mit mehrachsig gerichteten Ausformungen oder Ausneh ^¬ mungen können somit auf einfache Weise in einem vollautomati ^¬ schen Prozess gefertigt werden. Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht eines mehrteiligen Werkzeugs

1.2 im geschlossenen Zustand nach einem zweiten Ausführungs ^¬ beispiel. Das Werkzeug 1.2 weist in Besonderheit gegenüber dem Werkzeug nach Fig. 1 einen Dichtungsrahmen 2.2 in Würfelform und sechs zugehörige bewegliche Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 auf, die Dichtungsanordnungen realisieren, welche jeweils zwischen einer umlaufenden innenliegenden Dichtfläche der stufig ausge ^¬ bildeten Rahmenöffnung 5.1 bis 5.6 des Dichtungsrahmens 2.2 und einer umlaufenden, korrespondierenden Dichtfläche des Formeinsatzes 6 des Werkzeugteils 4.1 bis 4.6 angeordnet ist. Diese Dichtungsanordnung ist in der Detailansicht Y nach Fig. 10 vergrößert dargestellt. Die Dichtfläche eines jeden Formei ^¬ nsatzes 6 weist eine Nut mit einer einliegenden ringförmigen Dichtschnur 9 auf. Infolge des bauteilnahen Sitzes dieser Dichtungsanordnung erfolgt im Vergleich zum Werkzeug 1.1 nach Fig. 1 bis 8 ein geringer erstreckter Harzeintrag in den

Spaltraum 11 zwischen den Seitenwänden der Formeinsätze 6 der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 und den Innenwänden der Rahmenöff ^¬ nungen 5.1 bis 5.6, so dass ein wesentlich kleinerer Harzkör- per 12 entstehen kann.

Mit einer dritten vorteilhaften Ausführungsform des erfin ^¬ dungsgemäßen Werkzeugs 1.3 nach Fig. 11 bis 14 ist eine alter ^¬ native Variante der Entformung des Bauteils 13 realisierbar. Die Fig. 11 und 12 zeigen das Werkzeug 1.3 im geschlossenen Zustand und die Fig. 13 und 14 stellen das Werkzeug 1.3 in ei ^¬ nem geöffneten Zustand nach der Infiltration und Aushärtung des Bauteils 13 dar.

Im Unterschied zum Werkzeug 1.1 nach Fig. 1 weist das Werkzeug

1.3 einen würfelförmigen Dichtungsrahmen 2.3 und Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 auf, welche im geschlossenen Zustand des Werkzeu ^¬ ges 1.3 einen geweiteten Spaltraum 11 zwischen den benachbar ^¬ ten Formeinsätzen 6 der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 und zwischen jeweils einer Rahmenöffnung 5.1 bis 5.6 und einem Formeinsatz

6 des Werkzeugteils 4.1 bis 4.6 ergeben, welcher mit einer deutlich größeren Spaltbreite, vorzugsweise im einem Bereich von 0,1 bis 3,0 mm, ausgebildet ist (s. Fig. 11) .

Der Spaltraum 11 hat mehrere ringförmige Einschnürungen 14, die sich durch eine umlaufende, partielle Ausformung der In ^¬ nenwand der Rahmenöffnung 5.1 bis 5.6 bzw. durch eine umlau ^¬ fende, partielle Ausformung der Seitenwand des Formeinsatzes 6 des Werkzeugteils 4.1 bis 4.6 ergeben. Die Einschnürungen 14 des Spaltraumes 11 weisen eine deutlich geringere Einschnü ^¬ rungsbreite als die Spaltbreite des geweiteten Spaltraumes 11 auf. Im konkreten Ausführungsbeispiel ist jeweils eine umlau ^¬ fende, keilförmige Ausformung der Seitenwand der Formeinsätze 6 des unteren und oberen Werkzeugteils 4.1, 4.2 und jeweils eine umlaufende, keilförmige Ausformung der Innenwand der seitlichen Rahmenöffnungen 5.3, 5.4, 5.5, 5.6 vorgesehen. Die ^¬ se Ausformungen bewirken insgesamt sechs partielle Einschnü ^¬ rungen 14 des Spaltraumes 11, die an ihrer engsten Stelle eine lichte Einschnürungsbreite von vorzugsweise 0,01 bis 0,5 mm ergeben. Die Ausformung der Formeinsätze 6 der Werkzeugteile 4.1, 4.2. sind nahe der oder unmittelbar angrenzend an der formgebenden Funktionsfläche 8 und damit nahe dem Anschluss des Spaltraumes 11 an die Kavität der Faserpreform 3 bzw. des Bauteils 13 angeordnet, wogegen sich die Ausformung der Rah ^¬ menöffnungen 5.3, 5.4, 5.5, 5.6 nahe dem oder am inneren Rand der jeweiligen Rahmenöffnung 5.3, 5.4, 5.5, 5.6 befinden (vgl. Fig. 12) .

Beim Aushärten des Harzes schrumpft das im Bereich des gewei ^¬ teten Spaltraumes 11 befindliche Harzmaterial auf die Formein ^¬ sätze 6 der Werkzeugteile 4.1. bis 4.6 auf, wobei die durch die keilförmigen Ausformungen der Rahmenöffnungen 5.3, 5.4, 5.5, 5.6 und der Formeinsätze 6 der Werkzeugteile 4.1, 4.2. bewirkten Einschnürungen 14 des Spaltraumes 11 gezielt sechs umlaufende Sollbruchstellen 15 zur Trennung in sechs stabile Harzkörper 12 entstehen lassen. Während des Ausfahrens der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 aus dem Dichtungsrahmen 2.3 werden die aufgeschrumpften Harzkörper 12 entlang ihrer Sollbruchstelle 15 splitterfrei getrennt und, auf den Formeinsätzen 6 sitzend, aus dem Dichtungsrahmen abge- führt, wie in Fig. 13 ersichtlich. Dabei brechen die auf den seitlichen Werkzeugteilen 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 sitzenden Harz ^¬ körper 12 infolge der Ausformung der Rahmenöffnungen 5.3, 5.4, 5.5, 5.6 vom Harzkörper des unteren und oberen Werkzeugteils 4.1, 4.2 ab. Die Harzkörper des unteren und oberen Werkzeug- teils 4.1, 4.2 wiederum brechen infolge der Ausformung der

Formeinsätze 6 der Werkzeugteile 4.1, 4.2 direkt vom gefertig ^¬ ten Bauteil 13 ab. Die beim Ausfahren der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 getrennten und auf den Formeinsätzen 6 verbleibenden Harzkörper 12 sind in Fig. 13 schraffiert dargestellt. Zur Unterstützung der selbsttätigen Entformung können auch hier die Seitenwände der Formeinsätze 6 der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 und die zu den Seitenwänden korrespondierenden Innen ^¬ wände der Rahmenöffnungen 5.1 bis 5.6 Entformungsschrägen auf ^¬ weisen und mit Trennmittel versehen sein (nicht dargestellt) . Zur kontrollierten Entnahme des fertiggestellten Bauteils 13 ist es günstig, wenn zunächst das obere Werkzeugteil 4.2 und die seitlichen, entlang der X- und Y- Koordinate bewegbaren Werkzeugteile 4.3 bis 4.6 gemeinsam mit ihren Harzkörpern 12 ausgefahren werden. Das Bauteil 13 sitzt sodann mit dem letzt- lieh verbliebenen Harzkörper 12 eigenständig auf dem unteren Werkzeugteil 4.1 auf und kann mit diesem ohne Widerstand nach unten aus dem Dichtungsrahmen 2.3 herausgefahren werden.

Fig. 14 zeigt den Vorgang des Abstreifens der Harzkörper 12 von den Formeinsätzen 6 im ausgefahrenen Zustand der Werkzeug- teile 4.1 bis 4.6. Das Abstreifen der ganzen Harzkörper 12 kann beispielsweise mittels ausfahrbarer Stifte erfolgen, die an der Grundplatte 7 angeordnet sind und zum Zwecke des Ab ^¬ streifens gegen den Harzkörper 12 drücken (nicht dargestellt) . Die Fig. 15 bis 17 zeigen ein mehrteiliges Werkzeug 1.4 nach einem vierten Ausführungsbeispiel, bei dem im Unterschied zum Werkzeug 1.1 nach Fig. 1 ein Dichtungsrahmen 16 vorgesehen ist, der einen nach innen erstreckten Formeinsatz 17 mit einer formgebenden Funktionsoberfläche 8 aufweist, wobei der Formei ^¬ nsatz 17 des Dichtungsrahmens 16 einstückig mit dem Dichtungs ^¬ rahmen 16 verbunden ist. Dementsprechend ist der Dichtungsrah ^¬ men 16 einseitig geschlossen ausgebildet und hat an den übri ^¬ gen fünf seiner Seiten jeweils eine Rahmenöffnung 5.1, 5.3 bis 5.6 für die Aufnahme von fünf beweglichen Werkzeugteilen 4.1, 4.3 bis 4.6 mit Formeinstätzen 6.

Der integrale Formeinsatz 17 des Dichtungsrahmens 16 weist, ebenso wie die Formeinsätze 6 der beteiligten, beweglichen Werkzeugteile 4.1, 4.3 bis 4.6 eine formgebende Funktionsober- fläche 8 auf, die einen Teil der Kontur der Faserpreform 3 bzw. des Bauteils 13 abbildet.

Die geschlossene Seite des Dichtungsrahmens 16 ist für einen Einfülltrichter genutzt, wobei die Injektionsöffnung 10 im in ^¬ tegralen Formeinsatz 17 mündet. Die vorgeformte Faserpreform 3 kann in einer geöffneten Aus ^¬ gangsstellung des Werkzeugs 1.4 auf den integralen Formeinsatz 17 des Dichtungsrahmens 16 aufgesteckt werden, bevor sich die fünf beweglichen Werkzeugteile 4.1, 4.3 bis 4.6 in Richtung der Verfahr-Koordinaten X,Y und Z auf den Dichtungsrahmen 16 zu bewegen, in die vorhanden Rahmenöffnungen 5.1, 5.3 bis 5.6 einfahren und den Dichtungsrahmen 16 verschließen, wie aus Fig. 15 bis 17 ersichtlich ist.

In den entsprechenden Verfahr-Koordinaten erfolgt umgekehrt das Ausfahren der Werkzeugteile 4.1, 4.3 bis 4.6 und die Ent- formung des Bauteils 13 in Richtung der Z-Koordinate nach der Infiltration und Aushärtung, die hier nicht dargestellt ist.

Bei dieser Ausführung zur Herstellung desselben Bauteils 13, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen, wird ein bewegliches, angetriebenes Werkzeugteil (4.2) weniger benö ^¬ tigt. Außerdem entfällt im Bereich des integrierten Formein ^¬ satzes 17 der Spaltraum, so dass sich dort kein Harzkörper bildet- ersichtlich aus Fig. 17. Die Figuren 18 bis 20 bilden ein mehrteiliges Werkzeug 1.5 nach einem fünften Ausführungsbeispiel ab, das einen würfel ^¬ förmigen Dichtungsrahmen 18 für einen einlegbaren Formeinsatz 19 aufweist. Der Einlege-Formeinsat z 19 kann auch in Kombina ^¬ tion mit dem Faserhalbzeug 3 in den Dichtungsrahmen 18 einge- legt sein. Für die Anordnung des Einlege-Formeinsat zes 19 bzw. eines Faserhalbzeuges 3 mit diesem Formeinsatz 19 im Dich ^¬ tungsrahmen 18 ist dieser einseitig geschlossen ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel hat der würfelförmige Dichtungsrahmen 18 an seiner Unterseite einen geschlossenen Rahmenboden und fünf Rahmenöffnungen 5.2 bis 5.6 für die Aufnahme von fünf be ^¬ weglichen Werkzeugteilen 4.2 bis 4.6.

Der einlegbare Formeinsatz 19 ergänzt die Formeinsätze 6 der beweglichen Werkzeugteile 4.2 bis 4.6 und weist, ebenso wie die beteiligten, beweglichen Werkzeugteile 4.2 bis 4.6 eine formgebende Funktionsoberfläche 8 auf, die einen Teil der Kon ^¬ tur des Faserhalbzeuges 3 bzw. des Bauteils 13 abbildet.

Die Fig. 18 und 19 zeigen das Werkzeug 1.5 in einer geöffneten Ausgangsstellung vor dem Verschließen der beweglichen Werk ^¬ zeugteile 4.2 bis 4.6 durch die nicht dargestellten Antriebs- mittel. Die vorgeformte Faserpreform 3 ist auf der formgeben ^¬ den Funktionsoberfläche 8 des Einlege-Formeinsat zes 19 form ^¬ schlüssig angeordnet und gemeinsam mit diesem Formeinsatz 19 auf den geschlossenen Rahmenboden des Dichtungsrahmens plat ^¬ ziert, bevor die fünf beweglichen Werkzeugteile 4.2 bis 4.6 in die vorhanden Rahmenöffnungen 5.2 bis 5.6 einfahren und den Dichtungsrahmen 18 verschließen (vgl. Fig. 20) .

In den entsprechenden Verfahr-Koordinaten X, Y und Z des Werk ^¬ zeuges 1.5 erfolgt umgekehrt das Ausfahren der Werkzeugteile 4.2 bis 4.6 und die Entformung des Bauteils 13 nach der In ^¬ filtration und Aushärtung, wobei die Entformung der durch den eingelegten Formeinsatz 19 abgebildeten Ausnehmung des Bau ^¬ teils 13 erst nach der Entnahme der Baugruppe aus dem Dich- tungsrahmen 18 ausgeführt wird.

Dabei erfolgt die Beschickung und Entnahme des Bauteils 13 quer zur eigentlichen Formungs- und Entformungsrichtung der durch den einliegenden Formeinsatzes 19 abgebildeten Kontur des Bauteils 13. In Fig. 21 bis 23 ist ein mehrteiliges Werkzeug 1.6 nach einem sechsten Ausführungsbeispiel mit einem Dichtungsrahmen 20 in Form eines Pyramidenstumpfes dargestellt.

Fig. 21 zeigt das Werkzeug 1.6 in Explosionsdarstellung mit dem pyramidenstumpfförmigen Dichtungsrahmen 20 mit sechs Rah- menöffnungen 5.1 bis 5.6, einer doppelkegelstumpfförmigen Fa- ser-Preform 3 und sechs verschiedenen Werkzeugteilen 4.1 bis 4.6.

Die Formeinsätze 6 der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6. weisen in Teilen gekrümmte, formgebende Funktionsoberflächen 8 entspre- chend der Gesamtkontur der vorgeformte Faserpreform 2 bzw. des zu fertigenden Bauteils 13 auf, die in der Fig. 21 schraffiert dargestellt sind.

Im weiteren Unterschied zu den Werkzeugen der vorstehend be ^¬ schriebenen Ausführungsbeispiele sind die mit dem pyramiden- stumpfförmigen Dichtungsrahmen 20 korrespondierenden Werkzeug ^¬ teile 4.1 bis 4.6. zu einander geneigt angeordnet und werden in Verfahr-Richtungen entlang einer U-, V- und Z-Koordinate bewegt, wobei die Verfahr-Koordinaten U und V nicht rechtwink ^¬ lig gegenüber der Verfahrkoordinate Z verlaufen. In Fig. 22 ist das mehrteilige Werkzeug 1.6 nach Fig. 21 in einer geöffneten Ausgangsstellung vor der Bestückung des Dich ^¬ tungsrahmens 20 dargestellt. Zum Verschließen des Werkzeugs 1.6 werden die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6. auf den Verfahrwegen entlang der U-, V- und Z-Koordinate auf den Dichtungsrahmen zu bewegt bis die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 in den zugehörigen Rahmenöffnungen 5.1 bis 5.6 platziert sind und gemeinsam die Kavität der doppelkegelstumpfförmigen Faser-Preform 3 ge ^¬ schlossen haben. Die doppelkegelstumpfförmige Faser-Preform 3 wird gleichzeitig mit einem Werkzeugteil 4.1 in den Dichtungs ^¬ rahmen 20 verbracht.

Fig. 23 zeigt das Werkzeug 1.6 nach Fig. 21 im geschlossenen Zustand. Die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 schließen jeder für sich an dem pyramidenstumpfförmigen Dichtungsrahmen 20 an und dichten mittels jeweils einer Dichtungsanordnung zwischen ei ^¬ ner Dichtfläche des Dichtungsrahmen 20 und einer mit ihr kor ^¬ respondierenden Dichtfläche der Grundplatte 7 des Werkzeug- teils 4.1 bis 4.6 das Werkzeug 1.6 ab. Damit ist zugleich die Kavität der Faserpreform 3 gegenüber der Umgebung abgedichtet. Die erforderliche Vakuumdichtheit wird durch die in umlaufende Nuten der Dichtflächen der Grundplatten 7 eingelegten, ring ^¬ förmigen Dichtschnüre 9 unterstützt. Zur Entformung des Bauteils 13 werden die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 in den entsprechenden Entformungsrichtungen entlang der U-, V- und Z-Koordinate ausgefahren.

Mit diesem Werkzeug 1.6 sind u. a. beispielsweise winklige, in Richtung der U- bzw. V- Koordinate abgespreizte Ausformungen des Bauteils, wie dem in Fig. 22 und 23 ersichtlichen Fußteil, leicht abbildbar und entformbar.

Die Fig. 24 und 25 stellen ein mehrteiliges Werkzeug 1.7 nach einem siebten Ausführungsbeispiel dar. Das Werkzeug 1.7 weist einen würfelförmigen Dichtungsrahmen 21 mit drei Rahmenöffnun- gen 5.1 bis 5.3 und drei formgebenden Werkzeugteilen 4.1 bis

4.3 auf, welche Verfahr- und Entformungsrichtungen in zwei Ko ^¬ ordinaten Z und Y realisieren. In Fig. 24, die das geöffnete Werkzeug 1.7 in einer Ausgangs ^¬ stellung zeigt, ist das zu behandelnde Faserhalbzeug 3 in Auf ^¬ lage auf dem Formeinsatz 6 des unteren Werkzeugteils 4.1 er ^¬ sichtlich, bevor das in der Z-Koordinate agierende untere Werkzeugteil 4.1 und die in Y-Koordinate agierenden Werkzeug ^¬ teile 4.2 , 4.3 die Rahmenöffnungen 5.1 bis 5.3 dicht ver ^¬ schließen und gemeinsam die Kavität für das Bauteil 13 bilden (vgl . Fig. 25) .

In den entsprechenden Verfahr-Koordinaten Y und Z erfolgt nach der Infiltration und Aushärtung des Harzes die Entformung des Bauteils 13. Das Werkzeug 1.7 realisiert die Formung und Ent ^¬ formung von Bauteilen 13 mit hinterschneidenden Ausformungen wie nach Fig. 24, die mit einem herkömmlichen zweiteiligen Formwerkzeug nicht ohne eine Vielzahl aufwändiger Formeinlagen zu bewerkstelligen sind.

Ein weiteres mehrteiliges Werkzeug 1.8 nach Fig. 26 und 27 be ^¬ steht aus einem Dichtungsrahmen 22 in Würfelform mit sechs Rahmenöffnungen 5.1 bis 5.6 und sechs Werkzeugteilen 4.1 bis 4.6, wobei die Formeinsätze 6 der Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 speziell für die Herstellung eines Bauteils 13 in Radgeomet ^¬ rie, wie z. B. einer Radfelge 13 mit Felgenbett und Radschei ^¬ be, ausgebildet sind.

Die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6 bestehen aus jeweils einer

Grundplatte 7 und einem Formeinsatz 6 mit einer formgebenden Funktionsoberfläche 8. Die formgebenden Funktionsoberflächen 8 der Formeinsätze 6 bilden jeweils einen Teil der Kontur der herzustellenden Radfelge 13 ab. So bilden die formgebenden Funktionsoberflächen 8 der Formeinsätze 6 der vier seitlichen, entlang der X- und Y- Koordinate verfahrbaren Werkzeugteile 4.3 bis 4.6 gemeinsam das Felgenbett ab, während die formge ^¬ benden Funktionsoberflächen 8 der Formeinsätze 6 des unteren und oberen, entlang der Z-Koordinate verfahrbaren Werkzeug ^¬ teils 4.1, 4.2 das Hohlprofil der Radfelge 13 und die Rad ^¬ scheibe abbilden. Für die Aufnahme der großen, im Wesentlichen zylindrisch geformten Formeinsätze 6 des unteren und oberen Werkzeugteils 4.1, 4.2 haben die beiden zugehörigen Rahmenöff ^¬ nungen 5.1, 5.2 einen entsprechend großen, runden Querschnitt. Wenigstens die untere Rahmenöffnung 5.1 ist zudem ausreichend groß für die Durchführung der Preform 3 der Radfelge ausgebil ^¬ det .

Fig. 26 zeigt das Werkzeug 1.8 in einem Ausgangszustand vor dem Bestücken und Verschließen des Dichtungsrahmens 22 durch die Werkzeugteile 4.1 bis 4.6. Zum Bestücken des Dichtungsrahmens 22 ist die Preform 3 der

Radfelge auf der formbildenden Funktionsoberfläche 8 des Form ^¬ einsatzes 6 des unteren Werkzeugteils 4.1 vorpositioniert und wird mit diesem im Dichtungsrahmen 22 platziert, wobei die Preform 3 die untere Rahmenöffnung 5.1 passiert. In Fig. 27 ist das Werkzeug 1.8 in einem geschlossenen Zustand dargestellt. Hierin sind die mehrachsig ausgebildeten Hinter- schneidungen der komplexen Radgeometrie besonders gut ersicht ^¬ lich. Diese komplexen Radgeometrie kann mittels der erfin ^¬ dungsgemäßen Vorrichtung mit geringem Aufwand maschinell abge- bildet werden, wobei die fertige Radfelge 13 mit Hilfe der sechs Werkzeugteile 4.1 bis 4.6, welche Entformungsrichtungen in drei Koordinaten verwirklichen, ohne Schwierigkeiten ge ^¬ formt und entformt werden kann.

Der Aufbau und die Funktionsweise des gezeigten Werkzeuges 1.8 zur Herstellung der Radfelge entspricht im Weiteren dem Werk ^¬ zeug 1.1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Werkzeug 1.8 kann aber mit den Merkmalen der Werkzeuge 1.2 bis 1.7 nach den übrigen, vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen vor ^¬ teilhaft kombiniert werden. Diese aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den

Zeichnungen hervorgehenden Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, wobei die Kombinationen weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben. Die Erfindung ist nicht auf die hier vorgestellten Ausfüh ^¬ rungsbeispiele begrenzt. Die Erfindung umfasst Werkzeugausfüh ^¬ rungen mit einer beliebigen Anzahl und Gestalt von Werkzeug ^¬ teilen, einer beliebigen Form des Dichtungsrahmens und belie- bige Entformungsrichtungen der Werkzeugteile entsprechend der qualitativen Anforderungen an die Gestaltung und Herstellung des Bauteils 13 aus Faserverbundwerkstoff.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Faserverbund- Bauteile 13 in jeglicher Formgestaltung maschinell abgebildet und serienmäßig hergestellt werden.

Bezugszeichenliste Werkzeug, Form- und Infiltrationswerkzeug, .1 bis .8 Dichtungsrahmen in Würfelform .1 bis .3

Faserhalbzeug, Faserpreform

Werkzeugteile .1 bis .6

Rahmenöffnung .1 bis .6

Formeinsatz des Werkzeugteils

Grundplatte des Werkzeugteils

formgebende Funktionsoberfläche

Dichtelement, Dichtschnur, Dichtring

Injektionsöffnung

Spaltraum

Harzkörper

gefertigtes Bauteil, Radfelge

Einschnürung des Spaltraumes

Sollbruchstelle des Harzkörpers

Dichtungsrahmen mit integriertem Formeinsatz

Formeinsatz des Dichtungsrahmens

Dichtungsrahmen für einen Einlage-Formeinsatz

Einlage-Formeinsatz

Dichtungsrahmen in Form eines Pyramidenstumpfes

Dichtungsrahmen in Würfelform mit drei Rahmenöffnungen Dichtungsrahmen in Würfelform zur Herstellung eines Bauteils in Radgeometrie