Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umformvorrichtung zur Herstellung eines profilierten Bauteils und ein Verfahren zur Herstellung eines profilierten Bauteils.

Profilierte Bauteile werden beispielsweise bei Fahrzeugstrukturen verwendet, z.B. bei lastabtragenden Strukturen. Profilierte Bauteile werden beispielsweise als gekrümmte Strukturbauteile bei der Rumpfkonstruktion eines Luftfahrzeugs, z.B. eines Flugzeugs, verwendet, z.B. als Stringer oder Spant. Die profilierten Bauteile werden beispielsweise aus einem flachen Halbzeug durch entsprechendes Umformen hergestellt. Im Zusammenhang mit den Anstrengungen eines reduzierten Kraftstoffverbrauchs und dem damit einhergehenden Bestreben eines möglichst geringen Gewichts, werden profilierte Bauteile beispielsweise aus faserverstärktem Verbundwerkstoff hergestellt. Dazu werden beispielsweise Faserstrukturen zusammen mit einem Matrixmaterial auf einer Form in der entsprechenden Profilierung aufgelegt und anschließend durch entsprechende Druck- und Erhitzungsschritte zu dem fertigen profilierten Bauteil ausgehärtet. Zum Aufbringen des dazu erforderlichen Drucks sind beispielsweise Vakuumfolien bekannt, die sich über das ausgelegte Halbzeug in Form der, beispielsweise mit einem Matrixwerkstoff getränkten, Faserlagen erstrecken, so dass durch

Aufbringen eines Vakuums im Bereich zwischen einer Grundplatte und der Vakuumfolie ein entsprechender Druck auf das Halbzeug aufgebracht werden kann. Dabei erfolgt ein Anliegen des Halbzeugs an die zugrundeliegende

Formvorgabe. Neben einem Auslegen einzelner Faserlagen in die vorgegebene Form hinein werden auch als sogenannte Prepregs vorbereitete Matten

verwendet, die aus mehreren Lagen von Fasermatten und einem aufgebrachten Binder, bzw. Matrixmaterial bestehen, so dass die auf die Form ausgelegte Matte sich zunächst nur ungefähr der Form anpasst und nicht exakt anliegt. Das exakte Anliegen, also in gewissem Maße ein Umformen, erfolgt dann mittels der

Vakuumfolie. Daher wird für dieses Verfahren auch der Begriff Diaphragma- Umformung verwendet. Zur Herstellung profilierter Bauteile ist außerdem bekannt,

|Bestätigungskopie| einzelne Profilsegmente zu einem profilierten Bauteil zusammenzusetzen.

Beispielsweise können flache Profilbereiche mit einem sogenannten Omega-Profil kombiniert werden, um eine Art Hohlprofil zu bilden. Die Verbindung erfolgt beispielsweise mittels Verkleben, z.B. unter Einwirkung von Wärme und Druck. Aus der EP 2 253460 A2 ist beispielsweise ein Verbindungssystem für Komposit- und Metallkomponenten bekannt, bei dem die zu verbindenden Bereiche durch Druckkammern gegeneinander gepresst werden, wobei die Druckkammern mit einer dehnbaren und elastisch verformbaren Membran ausgestattet sind, so dass in der Druckkammer über ein Fluid ein Druck aufgebracht werden kann, um gleichmäßig auf die zu verbindenden Flächen einzuwirken. Die zu verbindenden Flächen sind vorgeformt, so dass die elastische Membran ein gleichmäßiges Andrücken sicherstellt. Die Druckkammern sind in Gehäusestrukturen

untergebracht, die lediglich im Bereich der anzudrückenden Verbindung eine elastisch verformbare Membran aufweisen. Das aus der EP 2 253 460 A2 bekannte Verfahren benötigt jedoch für die Verbindung mehrerer Profilbereiche das Vorfertigen der einzelnen, bereits fertig profilierten Profilelemente. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Handhabung von Fasermatten, beispielsweise Prepregs, und das erforderliche Einlegen in eine Formstruktur aufwendig, und damit kostenintensiv ist. Außerdem ist das Anpressen eines Halbzeugs mittels der Diaphragma-Umformung für enge Innenradien unzureichend, da in diesen

Bereichen mittels der Vakuumfolie oftmals nur ein zu geringer Druck aufgebracht werden kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine vereinfachte Herstellung eines profilierten Bauteils mit einer verbesserten Bauteilqualität zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Umformvorrichtung und ein Verfahren zur

Herstellung eines profilierten Bauteils nach einem der unabhängigen Ansprüche erreicht. Beispielhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt. Gemäß der Erfindung ist eine Umformvorrichtung zur Herstellung eines profilierten Bauteils vorgesehen, wobei die Umformvorrichtung eine Auflegeeinrichtung, eine Andrückeinrichtung und eine Druckvermittlungseinrichtung aufweist. Die

Auflegeeinrichtung weist eine Auflageoberfläche zum Auflegen eines zu

formenden Halbzeugs auf. Die Andrückeinrichtung ist zum Andrücken eines zu formenden Halbzeugs an die Auflageoberfläche vorgesehen. Die

Druckvermittlungseinrichtung weist zumindest auf der dem Halbzeug

zugewandten Seite eine biegeweiche Hülle auf zum Anliegen an dem Halbzeug in einem nicht verformten ersten Zustand und zum Anliegen in einem umgeformten zweiten Zustand, und eine druckübertragende und verformbare Füllung. Die Druckvermittlungseinrichtung ist zwischen der Andrückeinrichtung und einem zu formenden Halbzeug anordenbar. Die Andrückeinrichtung weist eine biegeweiche Fläche auf, die an der Druckvermittlungseinrichtung anliegt, wobei die

biegeweiche Fläche die Kraft für die Umformung auf die

Druckvermittlungseinrichtung überträgt.

Der Begriff„profiliert" bezeichnet beispielsweise ein im Querschnitt mit einem Profil ausgebildetes längliches Bauteil. Der Begriff„profiliert" bezieht sich auch auf ein in einer Längsrichtung gekrümmtes, längliches Bauteil. Darüber hinaus bezeichnet„profiliert" auch ein Bauteil, das in der Querrichtung mit einem

Querschnittsprofil ausgebildet ist, und das zudem in der Längsrichtung gekrümmt ausgebildet ist. Der Begriff„Umformen" umfasst beispielsweise das Anliegen eines zunächst flachen Halbzeugs, beispielsweise eines mehr oder weniger ebenen Halbzeugs, an eine als formgebende Struktur vorgesehene Auflageoberfläche.

Der Begriff„biegeweiche Hülle" bezeichnet einen Hüllwerkstoff, der ähnlich wie eine Folie verbogen bzw. verformt werden kann und sich damit an verschiedene Profilierungen anpassen lässt, der jedoch in der Längsrichtung, d.h. in Richtung der Hüllfläche nicht dehnbar und nicht elastisch ist. Die biegeweiche Hülle muss auf jeden Fall in der Lage sein, das eingeschlossene Volumen zu halten, d.h. es muss ein aufgebrachter Druck auch weitergegeben werden können. Der Begriff„biegeweiche Fläche" bezeichnet eine Fläche zum Anliegen an der Druckvermittlungseinrichtung, die zumindest in der Flächenebene derart weich ist, dass sie sich an unterschiedliche Konturen der Druckvermittlungseinrichtung anpassen kann. Die biegeweiche Fläche kann als zugfeste Membran oder Folie ausgebildet sein. Die biegeweiche Fläche kann auch als elastische Membran oder Folie ausgebildet sein. Die biegeweiche Fläche kann auch ein in seiner Form, d.h. seiner Oberflächenform anpassbares Laminat oder ein biegeweiches

Plattenelement sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das zu formende Halbzeug ein

faserverstärkter Verbundwerkstoff.

Beispielsweise weist der faserverstärkte Verbundwerkstoff ein Kompositlaminat auf. Der Begriff„Kompositlaminat" bezeichnet einen Werkstoff, der neben einem faserverstärkten Verbundwerkstoff auch weitere Materiallagen und/oder

Materialeinlagen aufweisen kann, wie z.B. ein Metallgewebe, eine Metallfolie und dergleichen. Das geformte Halbzeug dient beispielsweise nach Durchlaufen weiterer Arbeitsschritte als Stringer oder Spant eines Luftfahrzeugs. Die weiteren Arbeitsschritte können beispielsweise ein Aushärten des geformten profilierten Halbzeugs beinhalten.

Die Auflageoberfläche weist beispielsweise konkave, bzw. rückspringende

Bereiche auf, z.B. Bereiche mit ^' innenliegenden Kanten und/oder innenliegenden Ecken. Die Auflageoberfläche bildet ein Formgegenstück für die Umformung des zu formenden Halbzeugs. Das zu formende Halbzeug ist z.B. als eine eigenstabile Platte vorgesehen, d.h. eine sich selbst tragende Platte, die sich nach einem Auflegen auf die

Auflageoberfläche nicht, bzw. nur sehr gering an die darunter befindliche Struktur der Auflageoberfläche anpasst.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Druckvermittlungseinrichtung umlaufend mit einer biegeweichen Hülle versehen. Beispielsweise bildet die Druckvermittlungseinrichtung eine mit einem Fluid gefüllte Blase.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die biegeweiche Fläche der

Andrückeinrichtung auf der einen Seite an der Druckvermittlungseinrichtung an und ist auf der anderen Seite mit einem Fluid mit Druck beaufschlagbar zur Kraftübertragung für die Umformung. Für die Druckbeaufschlagung ist

vorgesehen, dass:

i) die biegeweiche Fläche ein mit Druck beaufschlagbares Volumen bildet; oder ii) die biegeweiche Fläche eine Vakuummembran ist, wobei eine

Vakuumeinrichtung vorgesehen ist zur Erzeugung eines Unterdrucks in einem Bereich zwischen der Vakuummembran und der Auflageoberfläche derart, dass ein von außen auf die Vakuummembran einwirkender Umgebungsluftdruck ein Umformen durch Anlegen des Halbzeugs an die Auflageoberfläche bewirkt Das mit Druck beaufschlagbare Volumen wird beispielsweise mit einem Fluid, z.B. Druckluft oder ein anderes druckübertragendes Medium wie Wasser oder Öl, gefüllt, bzw. es wird ein Druck auf das Fluid aufgebracht.

Die Vakuummembran ist beispielsweise eine Vakuumfolie. Die Vakuumeinrichtung ist beispielsweise eine Vakuumpumpe, die mit dem Bereich zwischen der

Vakuummembran und der Auflageoberfläche in Verbindung steht. In einem Beispiel ist die Druckvermittlungseinrichtung in der Vakuummembran integriert ausgebildet. Beispielsweise ist die Vakuummembran mehrlagig ausgebildet und weist zumindest teilweise einen mit der druckübertragenden und verformbaren Füllung versehenen Hohlraum auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die biegeweiche Fläche der

Andrückeinrichtung derart an Haltepunkten gehalten, dass die biegeweiche Fläche sowohl im nicht verformten ersten Zustand als auch im umgeformten zweiten Zustand eine konvexe Kontur bildet. Die biegeweiche Fläche ist zur

Kraftübertragung für die Umformung mit einer Zugspannung beaufschlagbar. In einem weiteren Beispiel ist die Druckvermittlungseinrichtung mit der

biegeweichen Fläche integriert ausgebildet, z.B. integriert mit einer auf Zug belastbaren Folie.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Druckvermittlungseinrichtung als Füllung wenigstens eines aus der Gruppe von gasförmigen Fluiden,

Flüssigkeiten, Gelen und losen Festkörperschüttungen auf.

Beispielsweise weist die druckübertragende und verformbare Füllung ein fluides Medium auf. Gemäß einem Beispiel ist die Flüssigkeit druckstabil. Die Füllung kann z.B. eine hochviskose Füllung sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Füllung der

Druckvermittlungseinrichtung eine dynamische Viskosität von mindestens

100 Pa s auf.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Druckvermittlungseinrichtung ein derartiges Volumen auf, dass bei Anliegen der Druckvermittlungseinrichtung an der Auflageoberfläche sämtliche Einbuchtungen der Auflageoberfläche durch die Druckvermittlungseinrichtung aufgefüllt sind, so dass die Vakuummembran eine konvexe Hüllfläche bildet.

Die Einbuchtungen bilden beispielsweise konkave Formbereiche.

Das Ausbilden einer konvexen Hüllfläche im maximal komprimierten Zustand bietet beispielsweise den Vorteil, dass die Vakuummembran während des

Aufbringens des Vakuums zu keinem Zeitpunkt in Bezug auf die darunter liegende Druckvermittlungseinrichtung wieder gedehnt wird, bzw. sozusagen abgespannt wird, wie dies der Fall wäre, wenn die Vakuummembran zunächst eine konvexe Hüllfläche bildet, und im weiteren Umformen eine Hüllfläche mit konkaven

Bereichen bilden würde.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Druckvermittlungseinrichtung ein austauschbares Druckvermittlungselement auf.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die

Druckvermittlungseinrichtung eine Vielzahl von Druckvermittlungselementen auf, die beispielsweise auch austauschbar ausgebildet sein können.

Beispielsweise sind mehrere Druckvermittlungselemente nebeneinander, hintereinander und/oder übereinander (in Richtung des aufgebrachten Drucks) vorgesehen.

Es können auch mehrere Druckvermittlungselemente zu einer

Druckvermittlungseinrichtung zusammengefasst sein.

Beispielsweise kann auch eine Druckvermittlungseinrichtung, bzw. ein

Druckvermittlungselement mit mehreren Kammern ausgebildet sein, z.B. eingefügte Zwischenschotts, die das Fließen, bzw. Bewegen der Füllung von einer zur nächsten Kammer zumindest etwas reduzieren, bzw. auch vollständig unterbinden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die

Druckvermittlungseinrichtung temperierbar ist, und dass mit der

Druckvermittlungseinrichtung einem zu formenden Halbzeug thermische Energie zugeführt werden kann, und/oder auch von diesem abgeführt werden kann. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Auflageoberfläche

austauschbar und verschiedene Oberflächenprofile sind einsetzbar.

Gemäß der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines profilierten Bauteils vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist:

a) Anordnen eines zu formenden Halbzeugs auf einer Auflageoberfläche einer Auflegeeinrichtung;

b) Anordnen einer Druckvermittlungseinrichtung auf dem Halbzeug, die zumindest auf der dem Halbzeug zugewandten Seite eine biegeweiche Hülle zum Anliegen an dem Halbzeug in einem nicht verformten ersten Zustand und zum Anliegen in einem umgeformten zweiten Zustand, und eine druckübertragende und verformbare Füllung aufweist;

c) Anordnen einer Andrückeinrichtung auf der Druckvermittlungseinrichtung, wobei die Andrückeinrichtung eine biegeweiche Fläche aufweist, die an der Druckvermittlungseinrichtung anliegt, wobei mit der biegeweichen Fläche die Kraft für die Umformung auf die Druckvermittlungseinrichtung übertragen wird;

d) Andrücken des zu formenden Halbzeugs an die Auflageoberfläche mittels der Andrückeinrichtung über die Druckvermittlungseinrichtung und gleichzeitiges Umformen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens liegt die

biegeweiche Fläche der Andrückeinrichtung auf der einen Seite an der Druckvermittlungseinrichtung an und wird auf der anderen Seite mit einem Fluid mit Druck beaufschlagt zur Kraftübertragung für die Umformung. Außerdem ist für die Druckbeaufschlagung vorgesehen, dass:

i) die biegeweiche Fläche ein mit Druck beaufschlagbares Volumen bildet; oder ii) die biegeweiche Fläche eine Vakuummembran ist, wobei in Schritt d) ein Unterdruck in einem Bereich zwischen der Vakuummembran und der

Auflageoberfläche durch eine Vakuumeinrichtung erzeugt wird, so dass ein von außen auf die Vakuummembran einwirkender Luftdruck über die

Druckvermittlungseinrichtung wirkt und ein Umformen durch Anlegen des

Halbzeugs an die Auflageoberfläche bewirkt.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird die biegeweiche Fläche der Andrückeinrichtung derart an Haltepunkten gehalten, dass die biegeweiche Fläche sowohl im nicht verformten ersten Zustand als auch im umgeformten zweiten Zustand eine konvexe Kontur bildet, und die biegeweiche Fläche zur

Kraftübertragung für die Umformung mit einer Zugspannung beaufschlagt wird.

Beispielsweise wird die biegeweiche Fläche, die z.B. als Folie ausgebildet ist, an einem ersten Seitenrand an einer Basisfläche gehalten, auf der die

Auflageoberfläche der Auflegeeinrichtung angeordnet ist. Die Folie wird nun über das zu verformende Halbzeug gelegt und an einem zweiten Seitenrand wird eine Zugspannung aufgebracht, so dass die Folie eine Druckkraft auf die

Druckvermittlungseinrichtung ausübt, die schließlich auf das Halbzeug wirkt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird vor Schritt d) das Halbzeug zum Erweichen mittels der Druckvermittlungseinrichtung temperiert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung der oberhalb beschriebenen Vorrichtung bei der Herstellung eines profilierten Bauteils vorgesehen. Gemäß der Erfindung wird für die Umformung eines Halbzeugs ein flexibles Element eingesetzt, das aufgrund der Fähigkeit sich anzuschmiegen ein besseres Verformen des Halbzeugs durch ein besseres Andrücken des Halbzeugs insbesondere an Innenradien bewirkt. Die druckübertragende und verformbare Füllung kann dabei beispielsweise auch als Wärmeträger dienen, um

beispielsweise ein als Laminat vorgesehenes Halbzeug aufzuheizen und damit auch aufzuweichen, um den Umformvorgang zu unterstützen. Durch Verwendung eines höher-viskosen Mediums, wie z.B. ein Gel, kann der druckübertragende Zwischenkörper auch in Bereichen eingesetzt werden, bei denen es,

beispielsweise aufgrund der Schwerkraft, zu einem ungünstigen Abfließen, bzw. Abwandern der Füllung kommen könnte. Gegenüber beispielsweise einem starren Druckstempelwerkzeug lässt sich mittels des erfindungsgemäß vorgesehenen verformbaren Elements ein guter Umformgrad bei der Umformung des Halbzeugs auch bei leicht abweichenden Formen erreichen, insbesondere bei variierenden Innenradien oder Innenkanten bzw. Innenecken. Durch die Flexibilität des

Druckelements ist die Umformvorrichtung im Gegensatz zu starren

Umformstempeln zudem ohne Rüstaufwand für verschiedene Unterformen einsetzbar. Das flexible Zwischenelement bewirkt ein verbessertes Andrücken an die darunter befindliche Formstruktur.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Ausführungsbeispiele der Vorrichtungen auch für Ausführungsformen des Verfahrens sowie auch die Verwendung der Vorrichtung gelten und umgekehrt. Außerdem können auch diejenigen Merkmale frei miteinander kombiniert werden, bei denen dies nicht explizit erwähnt ist.

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf

Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen. Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Umformvorrichtung zur Herstellung eines profilierten Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Umformvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3a+b ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Umformvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in zwei Zuständen während des Umformvorgangs;

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Umformvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5a+b zeigen weitere Ausführungsbeispiels einer

Druckvermittlungseinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines profilierten Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 - 9 schematische Darstellungen von Zuständen während eines

Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden

Erfindung;

Fig. 10 ein weiteres Beispiel einer Umformvorrichtung während des

Umformens;

Fig. 11 das Beispiel aus Fig. 10 nach erfolgtem Umformen;

Fig. 12 ein weiteres Beispiel einer Umformvorrichtung; und

Fig. 13 ein noch weiteres Beispiel einer Umformvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Umformvorrichtung 10 zur Herstellung eines profilierten Bauteils. Dazu sind eine Auf legeeinrichtung 12, eine Andrückeinrichtung 14 und eine Druckvermittlungseinrichtung 16 gezeigt. Die Auflegeeinrichtung weist eine Auflageoberfläche 18 zum Auflegen eines zu formenden Halbzeugs auf, das mit einer gestrichelten Linie 20 angedeutet ist.

Die Andrückeinrichtung 14 ist vorgesehen, um ein zu formendes Halbzeug an die Auflageoberfläche 18 anzudrücken. Die Druckvermittlungseinrichtung 16 weist zumindest auf der dem Halbzeug zugewandten Seite eine biegeweiche Hülle 22 und eine druckübertragende und verformbare Füllung 24 auf. Die Druckvermittlungseinrichtung 16 ist außerdem zwischen der Andrückeinrichtung 14 und einem zu formenden Halbzeug

anordenbar. Beispielsweise kann die Druckvermittlungseinrichtung 16 umlaufend mit der biegeweichen Hülle 22 ausgebildet sein und eine mit einem Fluid gefüllte Blase bilden.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Umformvorrichtung 10 lediglich schematisch dargestellt ist, und dass insbesondere die Andrückeinrichtung 14, die

Druckvermittlungseinrichtung 16 und die Auflegeeinrichtung 12 auch andere Formen, bzw. Profile aufweisen können, wie auch weiter unterhalb dargestellt.

Die Andrückeinrichtung 14 weist eine biegeweiche Fläche 26 auf, die an der Druckvermittlungseinrichtung anliegt, wobei die biegeweiche Fläche die Kraft für die Umformung auf die Druckvermittlungseinrichtung überträgt.

Beispielsweise liegt die biegeweiche Fläche 26 der Andrückeinrichtung 14 auf der einen Seite an der Druckvermittlungseinrichtung 16 an und kann auf der anderen Seite mit einem Fluid mit Druck beaufschlagt werden zur Kraftübertragung für die Umformung. Für die Druckbeaufschlagung kann die biegeweiche Fläche ein mit Druck beaufschlagbares Volumen bilden (siehe auch Fl. 10 ff.).

Das mit Druck beaufschlagbare Volumen kann z.B. mit einem Fluid wie (Druck-) Luft, Öl oder Wasser gefüllt sein.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die biegeweiche Fläche der Andrückeinrichtung 14 eine Vakuummembran 30 ist. Außerdem ist eine

Vakuumeinrichtung 32, beispielsweise eine Vakuumpumpe, zur Erzeugung eines Unterdrucks vorgesehen in einem Bereich zwischen der Vakuummembran und der Auflageoberfläche derart, dass ein von außen auf die Vakuummembran einwirkender Luftdruck ein Umformen durch Anlegen des Halbzeugs an die Auflageoberfläche bewirkt. In Fig. 2 ist schematisch eine Verbindung 34 der Vakuumeinrichtung 32 mit dem Bereich zwischen der Vakuummembran 30 und der Auflageoberfläche 18 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass etwaige Anschlüsse und Abdichtungen der Vakuummembran 30 in Bezug auf die

Auflageoberfläche 18 in Fig. 2 nicht dargestellt sind, wie dies für das Erzeugen eines Vakuums in dem Zwischenbereich notwendig ist.

In Fig. 3A ist die Vorrichtung 10 in einem Zustand gezeigt, bei dem das Halbzeug 20, hier dargestellt mit einer durchgehenden Linie, auf die Auflageoberfläche 18 der Auflegeeinrichtung 12 aufgelegt ist, und außerdem die

Druckvermittlungseinrichtung 16 bereits an dem Halbzeug 20 anliegt. Außerdem ist die Vakuummembran 30 über der Druckvermittlungseinrichtung 16 derart positioniert, dass die Membran 30 in seitlichen Randbereichen 36 mit der Auflegeeinrichtung 12 verbunden ist. An dem rechten Randbereich 36 ist der Anschluss 34 der Vakuumeinrichtung 32 schematisch angedeutet. Außerdem ist durch die Buchstaben P sowie dazugehörige Pfeile angedeutet, wie ein Luftdruck auf die Vakuummembran 30 einwirkt, wobei dieser im Anfangszustand jedoch keinerlei Auswirkung hat, da in dem Bereich, den die Vakuummembran 30 einschließt, mit einem Bezugszeichen 38 gekennzeichnet, ebenfalls der gleiche Luftdruck herrscht. Erst durch Anlegen eines Unterdrucks durch die

Vakuumeinrichtung 32 kommt es zu einem Auswirken des Luftdrucks P.

Fig. 3B zeigt einen Zustand, bei dem das Halbzeug 20 vollständig umgeformt ist und an der Auflageoberfläche 18 anliegt. Dies wurde dadurch erreicht, dass die Membran 30 auf die Druckvermittlungseinrichtung 16 einwirkt, und die

Druckvermittlungseinrichtung 16 wiederum auf das Halbzeug 20 einwirkt.

Wie ebenfalls in Fig. 3B dargestellt, weist die Druckvermittlungseinrichtung beispielsweise ein derartiges Volumen 40 auf, dass bei Anliegen der

Druckvermittlungseinrichtung an der Auflageoberfläche 18, bzw. an dem vollständig anliegenden Halbzeug 20, sämtliche Einbuchtungen der

Auflageoberfläche, die in Fig. 3A mit Bezugszeichen 42 gekennzeichnet sind, durch die Druckvermittlungseinrichtung 16 aufgefüllt sind, so dass die

Vakuummembran eine konvexe Hüllfläche 44 bildet.

Die Druckvermittlungseinrichtung 16 weist beispielsweise ein austauschbares Druckvermittlungselement 46 auf, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist.

Außerdem kann auch eine Vielzahl 48 von Druckvermittlungselementen 50 vorgesehen sein. Dies ist ebenfalls in Fig. 4 angedeutet, wobei jedoch darauf hingewiesen wird, dass die Austauschbarkeit des Druckvermittlungselements 46 und das Vorhandensein der Vielzahl 48 zwar in Kombination gezeigt sind, nicht jedoch zwangsläufig in dieser Kombination vorliegen müssen. Mit anderen Worten, diese beiden Merkmale können auch unabhängig voneinander vorgesehen sein, und mit anderen, in anderen Figuren dargestellten Merkmalen kombiniert werden.

Beispielsweise können, wie in Fig. 4 gezeigt, mehrere Druckvermittlungselemente in Richtung des aufgebrachten Drucks übereinander vorgesehen sein. Daneben ist es auch möglich, mehrere Druckvermittlungselemente nebeneinander oder hintereinander vorzusehen, was jedoch nicht näher dargestellt ist.

Beispielsweise können ein größeres Druckvermittlungselement, beispielsweise das Druckvermittlungselement 46 aus Fig. 4, mit zwei kleineren

Druckvermittlungselementen, beispielsweise die beiden

Druckvermittlungselemente 50 in Fig. 4, miteinander kombiniert werden, um bei einer starken Profilierung der Auflageoberfläche 18, beispielsweise in Form eines sehr weit vorspringenden mittleren Bereichs 52, dennoch ein entsprechendes Umformen bzw. Anliegen des Halbzeugs 20 zu bewirken. An dieser Stelle sei explizit darauf hingewiesen, dass in den Figuren die

Auflageoberfläche 18 mit einem mittleren hervorragenden Bereich ausgebildet ist, beispielsweise zur Herstellung eines Profils mit einem sogenannten Hut- Querschnitt; darüber hinaus können jedoch selbstverständlich auch andere Profilierungen der Auflageoberfläche 18 vorgenommen werden, was jedoch nicht näher dargestellt ist. Die Tatsache, dass in den Figuren stets auf eine ähnliche Profilierung der Auflageoberfläche 18 Bezug genommen wird, dient lediglich der vereinfachten Erläuterung, und bedeutet keinesfalls, dass es sich dabei um ein zentrales Merkmal der vorliegenden Erfindung handelt. Vielmehr können die Profile der Auflageoberfläche 18 frei gewählt werden.

Insbesondere können gemäß der vorliegenden Erfindung auch Profilierungen mit einem Hinterschnitt, zumindest in gewissem Maße, vorgesehen sein, da es aufgrund der flexiblen Druckvermittlungseinrichtung auch bei derartigen Formen zu einem sauberen Umformen durch ein überall gleichförmiges Anliegen des Halbzeugs an der Auflageoberfläche 18 kommt Qedoch nicht näher dargestellt).

In Fig. 5A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die

Druckvermittlungseinrichtung 16 in der Vakuummembran 30 integriert ausgebildet ist, beispielsweise als mit der druckübertragenden und verformbaren Füllung versehender Hohlraum 54, der durch eine doppelwandige Konstruktion der Vakuummembran 30 erreicht wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Druckvermittlungseinrichtung 16 mit mehreren Kammern 56 ausgebildet, die durch eine Abschottung 58 voneinander getrennt sind. Die Abschottung 58 kann beispielsweise verhindern, dass die Füllung 24 aus dem einen Segment, bzw. der einen Kammer 56 in die benachbarte Kammer 56 gelangt, bzw. zumindest nur reduziert, bzw. abgebremst in die benachbarte Kammer gelangen kann. Dadurch lässt sich beispielsweise verhindern, dass es bei stark profilierten Auflageoberflächen zu einem Abfließen, bzw. Absacken der Füllung 24 in der Druckvermittlungseinrichtung 16 kommt, bevor über die Andrückeinrichtung 14 der Druck auf das Halbzeug einwirken kann zur Umformung.

Die Füllung 24 der Druckvermittlungseinrichtung 16 weist beispielsweise ein Fluid, eine Flüssigkeit, ein Gel und/oder eine lose Festkörperschüttung auf.

Die Verwendung einer Flüssigkeit stellt eine druckstabile Füllung zur Verfügung.

Beispielsweise kann die Füllung eine hochviskose Füllung sein, um ein Fließen der Füllung 24 in der Druckvermittlungseinrichtung 16 zumindest etwas zu reduzieren.

Beispielsweise weist die Füllung eine dynamische Viskosität von mindestens 100 Pa s auf.

Beispielsweise kann die Füllung kleine Kügelchen aufweisen, die zu einer

Schüttung in der Druckvermittlungseinrichtung vorgesehen sind, wobei die

Kügelchen druckfest sind. Im Folgenden soll zunächst auf Schritte eines Verfahrens 100 zur Herstellung eines profilierten Bauteils anhand von Fig. 6 eingegangen werden. In einem ersten Anordnungsschritt 110 wird ein zu formendes Halbzeug auf einer

Auflageoberfläche einer Auflegeeinrichtung angeordnet. Anschließend erfolgt in einem zweiten Anordnungsschritt 112 ein Anordnen einer

Druckvermittlungseinrichtung, die zumindest auf der dem Halbzeug zugewandten Seite eine biegeweiche Hülle und eine druckübertragende und verformbare Füllung aufweist, wobei die Anordnung auf Halbzeug erfolgt. In einem dritten Anordnungsschritt 114 wird eine Andrückeinrichtung auf der

Druckvermittlungseinrichtung angeordnet, wobei die Andrückeinrichtung eine biegeweiche Fläche aufweist, die an der Druckvermittlungseinrichtung anliegt, wobei mit der biegeweichen Fläche die Kraft für die Umformung auf die Druckvermittlungseinrichtung übertragen wird. Anschließend erfolgt in einem Andrückvorgang 116 ein Andrücken des zu formenden Halbzeugs an die

Auflageoberfläche mittels der Andrückeinrichtung über die

Druckvermittlungseinrichtung, wobei das Halbzeug entsprechend der durch das Profil der Auflageoberfläche vorgegebenen Profilierung umgeformt wird.

Der erste Anordnungsschritt 110 wird auch als Schritt a), der zweite

Anordnungsschritt 112 als Schritt b), der dritte Anordnungsschritt 114 als Schritt c) und der Andrückvorgang 116 als Schritt d) bezeichnet.

Gemäß einem (im Detail nicht weiter gezeigten) Ausführungsbeispiel liegt die biegeweiche Fläche der Andrückeinrichtung auf der einen Seite an der

Druckvermittlungseinrichtung an und wird auf der anderen Seite mit einem Fluid mit Druck beaufschlagt zur Kraftübertragung für die Umformung. Für die

Druckbeaufschlagung bildet die biegeweiche Fläche z.B. ein Volumen, das mit einem Fluid gefüllt sein kann, z.B. mit ein Druckluft beaufschlagtes Volumen (siehe auch weiter unten). In einem weiteren Beispiel ist die biegeweiche Fläche eine Vakuummembran 30. In Schritt d) wird ein Unterdruck in einem Bereich zwischen der Vakuummembran und der Auflageoberfläche durch eine

Vakuumeinrichtung erzeugt, so dass ein von außen auf die Vakuummembran einwirkender Luftdruck über die Druckvermittlungseinrichtung wirkt und ein Umformen durch Anlegen des Halbzeugs an die Auflageoberfläche bewirkt wird. Das Erzeugen eines Unterdrucks ist in Fig. 6 mit einem zusätzlichen Rahmen 118 angedeutet, wobei jedoch explizit darauf hingewiesen wird, dass dieser Schritt 118 eine mögliche Option zu den Schritten a) bis d) darstellt, was auch durch eine gestrichelte Verbindungslinie 120 des Rahmens 118 mit dem Andrückvorgang 116 angedeutet ist.

Gemäß einem weiteren Beispiel des Verfahrens wird die biegeweiche Fläche der Andrückeinrichtung derart an Haltepunkten gehalten, dass die biegeweiche Fläche sowohl im nicht verformten ersten Zustand als auch im umgeformten zweiten Zustand eine konvexe Kontur bildet, und die biegeweiche Fläche wird zur

Kraftübertragung für die Umformung mit einer Zugspannung beaufschlagt.

Als weitere Option kann beispielsweise vorgesehen sein, dass vor Schritt d) das Halbzeug zum Erweichen mittels der Druckvermittlungseinrichtung temperiert wird, was in Fig. 6 beispielhaft mit einem weiteren Rahmen 122 angedeutet ist, der mittels eines weiteren gestrichelten Verbindungspfeils 124 mit den Schritten a) bis d) verbunden ist, wobei durch die Lage des Verbindungspfeils 124 angedeutet ist, dass dieser Temperiervorgang vor Schritt d) erfolgt, wobei jedoch darauf hingewiesen wird, dass das Temperieren auch im Zusammenhang mit Schritt b), angedeutet durch einen weiteren Rahmen 126 mit entsprechender gestrichelter Verbindungslinie, oder auch im Anschluss an Schritt d) (siehe weiterer Rahmen 128) vorgesehen sein kann. Da das Temperieren des Halbzeugs mittels der Druckvermittlungseinrichtung 16 erfolgt, findet der Temperiervorgang jedenfalls ab dem Anordnen in Schritt 112 bis unmittelbar vor dem Andrückvorgang, bzw. in gewissen Maß auch während des Andrückvorgangs 116 statt.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Temperiervorgang 122 zwar in

Kombination mit den Merkmalen aus den Schritten a) bis d), sowie auch in

Kombination dem Erzeugen eines Vakuums dargestellt ist, jedoch die anderen Merkmale auch ohne das Temperieren vorgesehen sein können. Ebenso kann das Temperieren auch ohne das Erzeugen des Vakuums vorgesehen sein, beispielsweise wenn die Andrückeinrichtung eine Folie ist, die zum Umformen über das Halbzeug gespannt wird, oder bei einem mit Druckluft, oder einem anderen Medium, beaufschlagbaren Druckkissen, das gegen die

Druckvermittlungseinreichung drückt.

Fig. 7 zeigt schematisch einen Zustand eines Ausführungsbeispiels, bei dem das zu formende Halbzeug, bei dem es sich beispielsweise um einen faserverstärkten Verbundwerkstoff 60 handelt, auf der Auflageoberfläche 18 der Auflegeeinrichtung 12 aufgelegt ist. Als Auflageoberfläche 18 kann beispielsweise ein Profilsegment vorgesehen sein, das ein Formgegenstück bildet für die Umformung des zu formenden Halbzeugs 20. Wie in Fig. 7 gezeigt, weist das Profil, bzw. die

Auflageoberfläche 18 zwei seitliche, flache Bereiche 62 sowie einen mittleren erhöhten, flachen Bereich 64 auf, wobei jeweils ein schräger Übergangsbereich 66 zwischen den flachen, seitlichen Bereichen 62 und dem mittleren, erhöhten, flachen Bereich 64 ausgebildet ist. Diese Profilform weist demnach innenliegende Kantenbereiche 68 auf, die auch als konkave Formbereiche bezeichnet werden können.

Oberhalb des Halbzeugs 20 ist durch eine elliptische Form die

Druckvermittlungseinrichtung 16 mit der biegeweichen Hülle 22 und der

druckübertragenden und verformbaren Füllung 24 angedeutet. Aufgrund der biegeweichen Hülle 22 kommt es, z.B. aufgrund der Schwerkraft, dann zu einem Anliegen der Hülle 22 an dem Halbzeug 20, so dass bereits ein Erwärmen des Halbzeugs möglich ist, wenn beispielsweise die Druckvermittlungseinrichtung temperiert worden ist, um so thermische Energie, angedeutet mit einem Pfeil 70 und dem Buchstaben E, zuzuführen, bzw. auch abzuführen, beispielsweise um mittels einer vorgekühlten Druckvermittlungseinrichtung 16 das Halbzeug 20 zu kühlen, beispielsweise um einen bestimmten Steifheitsgrad des Halbzeugs 20 zu erreichen.

Anschließend wird beispielsweise die Vakuummembran 30 über die

Druckvermittlungseinrichtung 16 gelegt und mit der Auflegeeinrichtung 12, bzw. der Auflageoberfläche 18 oder deren Fortsetzung verbunden, wie dies in Fig. 8 schematisch dargestellt ist. In Fig. 8 ist das Halbzeug 20 bereits teilweise verformt, indem es seitlich sozusagen heruntergeklappt dargestellt ist. Mit anderen Worten, der in Fig. 8 gezeigte Zustand deutet bereits an, dass in dem Bereich 38 zwischen der Membran 30 und der Auflegeeinrichtung 12 ein Unterdruck derart erzeugt wurde, dass der von außen wirkende Luftdruck, schematisch lediglich mit einem Pfeil P angedeutet, bewirkt, dass das Halbzeug verformt wird. Wenn nun weiter Unterdruck erzeugt wird, schmiegt sich die

Druckvermittlungseinrichtung 16 an das Halbzeug 20 vollständig an und bewirkt ein Anlegen des Halbzeugs 20 an der Auflageoberfläche 18, so dass das

Halbzeug 20, wie in Fig. 9 gezeigt, vollständig umgeformt ist. Insbesondere erfolgt dabei ein gleichmäßiges Andrücken des Halbzeugs 20 an den Innenradien der Einbuchtungen 68.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung der Figuren 7 bis 9 schematisch erfolgt, und insbesondere die Form der Druckvermittlungseinrichtung 16 auch davon abweichen kann, insbesondere im Zusammenhang mit Fig. 9, wo die

Druckvermittlungseinrichtung 16 bis in die seitlichen Zwickelbereiche verläuft. Hier kann selbstverständlich auch ein anderer Übergang von der Vakuummembran, die an der Auflegeeinrichtung 12 anliegt und anschließend das

Druckvermittlungselemente bzw. die Druckvermittlungseinrichtung 16 überdeckt, vorgesehen sein, bzw. sich herausbilden.

Nachdem das Halbzeug 20 vollständig umgeformt ist, kann mittels der

temperierbaren Druckvermittlungseinrichtung 16 auch ein Abkühlen vorgesehen sein, beispielsweise mittels in die Druckvermittlungseinrichtung 16 eingebrachten Kühl- bzw. Heizelementen, die das Halbzeug kühlen, um somit dafür zu sorgen, dass das Halbzeug seine Kontur behält.

Damit lassen sich beispielsweise Halbzeuge umformen, die bei Raumtemperatur, bzw. bei normaler Verarbeitungstemperatur formstabil sind, und lediglich für das Umformen durch die Druckvermittlungseinrichtung 16 derart erwärmt, bzw.

erweicht werden, dass das Umformen erfolgen kann. Durch ein anschließendes Abkühlen wird dann ein umgeformtes Halbzeug zur Verfügung gestellt, das weiteren Arbeitsschritten zugeführt werden kann, beispielsweise einen weiteren Verarbeitungsschritt, z.B. einem Aushärtevorgang. Bei dem zu formenden Halbzeug 20 kann es sich insbesondere um ein

Kompositlaminat handeln.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem die biegeweiche Fläche 26 der

Andrückeinrichtung auf der einen Seite an der Druckvermittlungseinrichtung 16 anliegt und auf der anderen Seite mit einem Fluid mit Druck beaufschlagbar ist zur Kraftübertragung für die Umformung. Die an der Druckvermittlungseinrichtung 16 anliegende Seite ist mit Bezugszeichen 72 gekennzeichnet und die andere Seite mit Bezugszeichen 74. Für die Druckbeaufschlagung bildet die biegeweiche Fläche 26 ein mit Druck beaufschlag bares Volumen 76. Beispielsweise ist die biegeweiche Fläche 26 eine Folie, die an einer Halterung 78 abdichtend befestigt ist, so dass das Volumen 76 mit Druckluft, oder auch einem anderen Medium oder Fluid, z.B. Wasser, beaufschlagt werden kann, um die

Druckvermittlungseinrichtung 16 gegen das zu verformende Halbzeug 20 zu drücken.

Beispielsweise ist die Halterung 78 der Folie während des Umformens

unbeweglich gehalten und das Volumen 76 wird zunehmend mit Druckluft oder einem anderen Medium gefüllt. In einem anderen Beispiel ist die Halterung 78 der Folie während des Umformens beweglich gehalten und wird in Richtung der

Umformbewegung geführt. Das Volumen 76 kann dabei zunehmend mit Druckluft gefüllt werden oder auch einen mehr oder weniger konstanten Druck aufweisen.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel, bei dem sich das von der biegeweichen Fläche 26 gebildete Volumen 76 so weit ausgedehnt hat, dass das Halbzeug 20 durch die Druckvermittlungseinrichtung 16 bedingt vollständig an der Auflageoberfläche 18 anliegt. Äußere Begrenzungen 80 können vorgesehen sein, um die Ausdehnung des Volumens 76 in seiner Wirkung auf die Umformung zu fokussieren. Fig. 12 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem die biegeweiche Fläche, die z.B. als Folie 82 ausgebildet ist, an einem ersten Seitenrand 84 an einer Basisfläche 86 gehalten wird, auf der die Auflageoberfläche 18 der Auflegeeinrichtung angeordnet ist. Die Folie 82 wird nun über das zu verformende Halbzeug 20 gelegt und an einem zweiten Seitenrand 88 wird eine Zugspannung 90 aufgebracht, so dass die Folie 82 eine Druckkraft auf die Druckvermittlungseinrichtung 16 ausübt, die schließlich auf das Halbzeug wirkt. Dieses Beispiel eignet sich insbesondere für längere Bauteile, wenn die Befestigung und auch die Zugspannungseinleitung auf den beiden Längsseiten erfolgen können.

In einem weiteren (nicht gezeigten) Beispiel wird die biegeweiche Fläche, z.B. die Folie 82, an zwei Seiten, z.B. an den beiden Seiten oder auch an den

umlaufenden Rändern, mit einer Zugkraft beaufschlagt, um die auf die

Druckvermittlungseinrichtung 16 wirkende Druckkraft zu erzeugen.

Fig. 13 zeigt schließlich noch ein Beispiel, bei dem die biegeweiche Fläche, z.B. die Folie 82, an einer Haltestruktur 92, z.B. einem Rahmen an wenigstens zwei gegenüberliegenden Rändern gehalten ist. Die Halterung kann auch an mehr Seiten erfolgen, insbesondere umlaufend. Die Haltestruktur 92 kann auch ein kastenförmiger Halter sein, der ein nach unten offenes Behältnis bildet. Die

Öffnung ist z.B. mit der Folie verschlossen. Zum Andrücken der

Druckvermittlungseinrichtung 16 wird die Haltestruktur 92 nach unten, bzw. in

Richtung des Halbzeugs bewegt. Die Folie kann z.B. elastisch sein und sich an die Druckvermittlungseinrichtung 16 anlegen, so dass zunehmend Druck aufgebracht wird, der schließlich zur Umformung des Halbzeugs führt. Die Folie kann auch nicht elastisch, d.h. zugfest ausgebildet sein, wobei dann die Haltepunkte nachgiebig sein müssen, um einen Längenausglich zu gewährleisten, damit sich die Folie an die (sich während des Umformens verändernde) Kontur

Druckvermittlungseinrichtung der 16 anlegen kann. Die Haltearme können beispielsweise nachgiebig sein, oder, mit einer Feder vorgespannt,

verschwenkbar, um die Nachgiebigkeit abzubilden. Mit der erfindungsgemäßen Druckvermittlungseinrichtung 16 lässt sich

beispielsweise unter Anwendung einer Vakuummembran ein einfaches und dennoch präzises Umformen des Halbzeugs erreichen, so dass neben dem Zeitgewinn auch eine präzisere Anpassung an die vorgegebene Kontur zur Verfügung gestellt wird. Die Verwendung einer flexiblen

Druckvermittlungseinrichtung bietet außerdem den Vorteil, dass es auch bei einer nicht ganz exakten Positionierung der Druckvermittlungseinrichtung auf dem Halbzeug zu einem präzisen Umformen kommt. Bei Vorsehen einer temperierten Druckvermittlungseinrichtung, beispielsweise durch Verwendung eines Gels mit möglichst hoher Wärmespeicherkapazität kann auf zusätzliche

Wärmeintragvorrichtungen, beispielsweise zum Eintragen über Strahlung, verzichtet werden, was eine weitere Vereinfachung beim Umformen zur

Herstellung eines profilierten Bauteils bedeutet. Die oberhalb beschriebenen Ausführungsbeispiele können in unterschiedlicher Art und Weise kombiniert werden. Insbesondere können auch Aspekte des

Verfahrens für Ausführungsformen der Vorrichtungen sowie Verwendung der Vorrichtungen verwendet werden und umgekehrt. Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer, oben beschriebener

Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den

Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.