Gekonnte Auslegung von RTM-Werkzeugen

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FEM-Berechnungen unterstützen die Werkzeugauslegung

Bei der Verwendung von Zuhaltevorrichtungen und Pressen wird der größte Teil der auftretenden Kräfte durch diese Einheit aufgenommen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die entsprechenden Aufnahmeplatten stabil genug ausgelegt sind. Die Bauteillage beziehungsweise die Zusammenlegung im Werkzeug ist so zu wählen, dass die im Prozess auftretenden Kräfte sich möglichst aufheben können.

Eine Möglichkeit, um die entstehenden Schubkräfte abzufangen, ist eine umlaufende „Glockenzentrierung“, die in den Werkzeugkörper integriert wird. Sinnvollerweise werden die im Bauteilentstehungsprozeß zu erwartenden Kräfte mithilfe der FEM-Berechnung im Vorfeld simuliert, um die Werkzeugsteifigkeit durch gezielte konstruktive Auslegung optimal auslegen zu können. Dabei sollte die Kraftableitung durch das Werkzeug in den Pressentisch respektive den Stößel erfolgen.

Die Auslegung der Formplatten geschieht also mit Unterstützung einer FEM-Berechnung. Belastete Bereiche können so gezielt verstärkt und unnötiger Materialeinsatz („Angstzugabe“) gleichzeitig verhindert werden. Üblicherweise liegen die Fertigungstoleranzen für die Bauteilwanddicke im Bereich von ± 0,05 mm. Dies bedingt eine entsprechend genaue und massive Führung der Formhälften zueinander, um auch während des Prozesses die Zentrierung sicherzustellen.

Die Auslegung der Werkzeuge wird durch die Verfahrenstechnik bestimmt. Ein Herstellungsverfahren mit einem Nachdrücken im Prozess setzt eine höhere Steifigkeit des Betriebsmittels und der Presse voraus. Im Fall des Nachdrückens, ist ein werkzeuginternes Messsystem notwendig, das gekoppelt mit der Pressensteuerung für paralleles Schließen sorgt. Werkzeug und Presse müssen außerdem für einen Systemausfall vorbereitet sein. Ein möglicherweise notwendiges Losreißen eines verklebten Werkzeuges erfordert eine entsprechende Auslegung der Werkzeugverschraubung auf die Rückzugskraft der Presse. Prozessbedingte Faktoren, wie zum Beispiel die Temperatur oder auch ein möglicher Austritt von aggressiven Medien wie Harz, sind maßgeblich für die Auslegung aller Elemente, wie etwa der Sensoren und Messsysteme. Wenn möglich sollten diese Elemente im Außenbereich des Werkzeugs platziert oder konstruktiv geschützt werden. Um die Genauigkeit im Prozess zu gewährleisten, werden alle Werkzeugfunktionen über die Pressensteuerung aktiviert.

Lange wirkende Zuhaltekraft erfordert Druckspeicher

Die Steifigkeit der Presse ist maßgeblich für den sicheren Prozess. Die Konstruktion muss die auftretenden hohen Kräfte sicher aufnehmen, ohne dass es zu einer Verformung kommt. Dies würde sich auf das Werkzeug auswirken und eine entsprechende Abweichung im Bauteil wäre die Folge. Bedingt durch die längere Haltezeit für das Aushärten des Bauteils, muss die benötige Zuhaltekraft auch länger wirken. Das bedeutet eine Auslegung mit entsprechend großen Druckspeichern oder mit einer mechanischen Verriegelung, um ein Öffnen der Formhälften zu verhindern.

Grundsätzliche Unterschiede ergeben sich bei der Betrachtung des Fertigungsprozesses von automobilen Strukturen gegenüber Strukturelementen für Luftfahrtanwendungen.

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