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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Werkstück aus einem
Faserverbundwerkstoff und eine entsprechende Vorrichtung, die insbesondere
das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
ausführen
kann.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung nachfolgend anhand einer Problematik im
Zusammenhang mit der Herstellung von tragenden Strukturen eines Flugzeugs
beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern
betrifft allgemein die Herstellung von Werkstücken aus Faserverbundwerkstoffen,
insbesondere länglichen
Werkstücken.
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Bei
der Herstellung eines Flugzeuges haben sich Faserverbundwerkstoffe
aufgrund ihrer hohen Zugfestigkeit bei geringem Eigengewicht bewährt. Neben
flächigen
Elementen wie in der Außenhülle werden
auch längliche
Elemente, wie z.B. die sogenannten Stringer, aus Faserverbundwerkstoffen
geformt. Mittels eines Durchlaufverfahrens können Stringer mit einem konstanten
Profilquerschnitt hergestellt werden.
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In
einem Flugzeug werden Stringer mit unterschiedlichen Querschnitten
benötigt.
Dies erfordert die Bereitstellung von verschiedenen Werkzeugen, um
die Vielfalt unterschiedlich geformter Stringer zu ermöglichen.
Ferner werden Stringer benötigt,
deren Profil sich entlang der Länge
der Stringer ändert.
Bisher werden in Handarbeit Stringer mit konstantem Profilquerschnitt
durch Auflegen zusätzlicher
Schichten aus Verbundwerkstoff in Handarbeit angepasst. Die Qualität derart hergestellter
Stringer ist von nur durchschnittlicher Qualität und das Verfahren ist aufwändig.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Herstellungsverfahren
sowie eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchen Werkstücke aus
einem Faserverbundwerkstoff herstellbar sind, die vielfältige Profilquerschnitte
aufweisen können
und vorzugsweise mit einem einzigen Werkzeug herstellbar sind. Vorzugsweise
erfolgt die Herstellung in einem kontinuierlichen Produktionsverfahren.
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Das
erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
gemäß Anspruch
1 sieht hierfür
folgende Schritte vor:
- (a) Bereitstellen mindestens
eines Trägermittels;
- (b) Aufbringen eines Hilfsmaterials und/oder eines Hauptmaterials
aus einem vorgetränkten
Faserhalbzeug auf das mindestens eine Trägermittel zum Bilden mindestens
zweier Vorformbereiche derart, dass mindestens einer der Vorformbereiche
das Hauptmaterial und mindestens einer der Vorformbereiche das Hilfsmaterial
aufweist;
- (c) Verpressen der mindestens zwei Vorformbereiche miteinander
zu einem Werkstückrohling derart,
dass das mindestens eine Trägermittel
an einer Oberfläche
des Werkstückrohlings
vorgesehen ist; und
- (d) Entfernen des mindestens einen Trägermittels und des Hilfsmaterials
aus dem Werkstückrohling zum
Bilden des Werkstücks.
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Das
Werkstück
wird durch das Herstellungsverfahren aus dem Hauptmaterial gebildet.
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Das
erfindungsgemäße Herstellungsverfahrens
passt den Querschnitt des Werkstücks
durch das Hilfsmaterial an den Querschnitt eines Werkzeuges an.
Der Werkstückrohling
weist vorzugsweise über
seine gesamte Länge
einen konstanten Querschnitt auf, der durch das Werkzeug vorgegeben
ist.
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Das
Hilfsmaterial wird vorzugsweise derart ausgewählt, dass es ähnliche
mechanische Eigenschaften wie das vorgetränkte Faserhalbzeug aufweist,
zumindest im Rahmen der vorherrschenden Bedingungen beim Zusammenpressen
der Vorformen, d.h. bei dem entsprechenden Druck und der entsprechenden
Temperatur.
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Die
mindestens zwei Vorformbereiche können einstückig auf einer Vorform angeordnet
sein. Die Vorform kann dann zum Verpressen in Längsrichtung gefaltet oder geschlitzt
werden. Jeder Vorformbereich kann ebenso auf einer individuellen
Vorform angeordnet sein, d.h. jeder Vorformbereich entspricht genau
einer Vorform.
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Gemäß einer
Weiterbildung werden in einem dritten Bereich des Trägermittels
mehrere Lagen aus dem vorgetränkten
Faserverbundwerkstoff und/oder dem Hilfsmaterial aufgebracht derart,
dass keine Lage aus dem Hauptmaterial durch eine Lage aus dem Hilfsmaterial
bedeckt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Hilfsmaterial
entlang der Oberfläche
des hergestellten Werkstückrohlings
angeordnet wird und danach das Hilfsmaterial vollständig entfernt
werden kann. Ferner lassen sich auf diese Weise beliebig dicke oder
starke Bereiche in dem Werkstück
aus dem Hauptmaterial herstellen.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass das Hauptmaterial und/oder das Hilfsmaterial
mit einer jeweiligen Dicke aufgebracht wird, so dass die Dicke der
Vorformbereiche homogen ist.
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Das
vorgetränkte
Faserhalbzeug kann ein Gewebe, ein Gewirke und/oder ein Gelege aufweisen.
Das Faserhalbzeug weist hierzu vorzugsweise Fasern auf, die senkrecht
zueinander orientiert sind. Nach einer Weiterbildung wird das Gelege
aus einer geraden Anzahl von Schichten gebildet, in deren ungeradzahligen
Schichten erste Fasern in eine erste Richtung und in deren geradzahligen
Schichten zweite Fasern in einer zweiten Richtung ausgerichtet werden
und die erste Richtung zwischen 30° und 60° zu der zweiten Richtung geneigt
ist. Die erste Richtung aller ungeradzahligen Schichten ist gleich
und die zweite Richtung in den unmittelbar aufeinanderfolgenden
ungeradzahligen Schichten ist spiegelsymmetrisch bezüglich der
ersten Richtung.
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Das
Trägermittel
kann eine Folie sein.
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Das
vorgetränkte
Faserhalbzeug weist vorzugsweise Kohlenstofffasern auf.
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Das
Hilfsmaterial kann ein Halbwerkzeug mit Glasfasern aufweisen.
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Gemäß einer
Ausgestaltung wird vor dem Verpressen eine der ersten der Vorformen
parallel zu einer zweiten der Vorformen angeordnet und dann diese
beiden Vorformen miteinander verpresst.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass der erste Vorformbereich und der zweite
Vorformbereich entsprechend einer gekrümmten Kurve verpresst werden.
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Gemäß einer
Ausgestaltung wird der erste Vorformbereich mit einer ersten Länge und
der zweite Vorformbereich mit einer zweiten Länge hergestellt, wobei die
erste Länge
einer Länge
des ersten Vorformbereichs nach dem Verpressen entspricht und die
zweite Länge
einer Länge
des zweiten Vorformbereichs nach dem Verpressen entspricht. Bei der
gekrümmten
Kurve unterscheiden sich somit die erste Länge und die zweite Länge. Hierdurch
wird eine spannungsfreie Herstellung des Werkstücks erreicht. Insbesondere
wird eine Stauchung von Fasern der Faserhalbzeuge vermieden.
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Ferner
wird die oben genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Herstellen
eines Werkstückes
aus einem Faserverbundwerkstoff nach Anspruch 13 gelöst, mit:
- – einer
Zuführeinrichtung
zum Bereitstellen mindestens eines Trägermittels,
- – einer
Auflegeeinrichtung zum Aufbringen eines Hauptmaterials aus einem
vorgetränkten
Faserhalbzeug auf mindestens einem ersten Bereich des mindestens
einen Trägermittels
und zum Aufbringen eines Hilfsmaterials auf mindestens einem zweiten
Bereich der Trägermittel
zum Ausbilden mindestens zweier Vorformbereiche;
- – einer
Formpresse zum Verpressen der zwei Vorformbereiche zu einem Werkstückrohling;
und
- – einer
Trenneinrichtung zum Entfernen des Hilfsmaterials aus dem Werkstückrohling.
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Die
Formpresse kann eine Abfolge von paarweise gegenüberliegenden Formsegmenten
aufweisen, die für
einen kraftbeaufschlagten Zustand der Formpresse entlang einer vorgegebenen
Kurve anordbar sind. Die flexible Anordnung der Formsegmente ermöglicht eine
beliebige Krümmung
und Formgestaltung eines Werkstücks
entlang seiner Längsrichtung.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass mindestens zwei Vortriebseinrichtung
vorgesehen sind, die zwei Vorformen parallel der Formpresse zuführen, wobei
eine erste Geschwindigkeit der ersten Vortriebseinrichtung und eine
zweite Geschwindigkeit der zweiten Vortriebseinrichtung in Abhängigkeit
einer Krümmung
der vorgegebenen Kurve einstellbar sind.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen
und unter Verwendung der beigefügten
Figuren näher
erläutert.
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In
den Figuren zeigen:
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1a bis 1d zwei
Vorformen zur Verwendung in einer Ausführungsform zur Herstellung eines
Werkstückes;
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2a bis 2c einen
Werkstückrohling, der
aus den Vorformen aus den 1a bis 1d gemäß der ersten
Ausführungsform
hergestellt wird;
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3a bis 3c ein
Werkstück,
das gemäß der ersten
Ausführungsform
hergestellt wird;
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4a bis 4c einen
Werkstückrohling, der
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
hergestellt wird;
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5a bis 5c einen
Werkstückrohling, der
gemäß einer
dritten Ausführungsform
hergestellt wird;
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6 eine
Vorform zur Illustration einer vierten Ausführungsform;
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7a bis 7c einen
Werkstückrohling, der
gemäß der vierten
Ausführungsform
hergestellt wird;
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8a bis 8d Querschnitte
weiterer Werkstückrohlinge,
die gemäß anderen
Ausführungsformen
hergestellt werden;
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9 eine
Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Herstellung eines Werkstücks;
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10 eine
Detailansicht einer Formpresse aus 9;
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11a bis 11c zur
Illustration eines mehrlagigen Faserverbundwerkstoffes zur Verwendung
in einer der Ausführungsformen;
und
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12 eine
zweite Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Herstellung eines Werkstückes aus FaserFaserverbundwerkstoffen.
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In
den Figuren bezeichnen nachfolgend gleiche Bezugzeichen gleiche
oder ähnliche
Elemente.
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Nachfolgend
wird eine erste Ausführungsform
für ein
Herstellungsverfahren eines Werkstücks aus einem Faserverbundwerkstoff
anhand der 1a bis 1d, 2a bis 2c und 3a bis 3c erläutert.
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Eine
erste Vorform 1 ist in den 1a und 1b in
einer Seitenansicht und einer Draufsicht dargestellt. Auf eine Oberfläche 2 einer
Folie 3, die als Trägermittel
dient, sind das Material zur Herstellung des gewünschten Werkstücks – nachfolgend Hauptmaterial 6 genannt – in einem
ersten Bereich 4 und ein Hilfsmaterial in einem zweiten
Bereich 5 aufgebracht. Vorzugsweise wird die gesamte Oberfläche 2 der
Folie 3 durch den ersten Bereich 4 und den zweiten
Bereich 5 bedeckt.
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Das
Hauptmaterial 6 ist vorzugsweise ein vorgetränktes Faserhalbzeug
(Prepreg), z.B. mit Fasern aus Kohlenstoff. Das vorgetränkte Faserhalbzeug
kann mittels einer Auflegeeinrichtung, einem sogenannten Tapeleger,
maschinell und automatisiert in dem ersten Bereich 4 auf
die Oberfläche 2 aufgebracht
werden.
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Das
Hilfsmaterial 7 kann in gleicher Weise durch eine Auflegeeinrichtung
in dem zweiten Bereich 5 aufgebracht werden. Als Hilfsmaterial
eignet sich besonders ein Faserhalbzeug mit Glasfasern. In dem nicht
gehärteten
Zustand weisen somit das Hauptmaterial 6 und das Hilfsmaterial 7 ähnliche
duktile Eigenschaften auf, welche sich für einen nachfolgenden Pressvorgang
vorteilhafterweise im Wesentlichen nicht unterscheiden. Ferner kann
das Hilfsmaterial 7 schnell härtend sein.
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Die
Dicke 8 des Hilfsmaterials 7 und Hauptmaterials
sind über
die gesamte Abmessung der Vorform 1 konstant und gleich
groß.
Somit ergibt sich eine planare Oberfläche 9 der Vorform 1.
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In
den 1a bis 1d ist
eine zweite Vorform 10 dargestellt, die ebenfalls aus der
Folie 3, dem Hauptmaterial 6 und dem Hilfsmaterial 7 vorgefertigt ist.
Wie in der Draufsicht in der 1d zu
erkennen ist, ist der dritte Bereich 11, in dem das Hilfsmaterial 7 aufgebracht
wird, nicht einstückig,
sondern kann verteilt über
die Oberfläche 2 der
Folie 3 angeordnet sein. Das Hauptmaterial 6 ist
in den verbleibenden Bereichen 12, 13 der Oberfläche 2 aufgebracht.
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Aus
jeweils zwei der zuvor beschriebenen Vorformen 1, 10 wird
ein Werkstückrohling 14 gebildet,
der in den 2a, 2b und 2c in
einer Seitenansicht bzw. zwei Querschnitten entlang der Ebenen A
und B dargestellt ist.
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In
dieser beispielhaften Ausführungsform werden
die zwei zweiten Vorformen 10 entlang ihrem Längsrand
nach unten, d.h. in Richtung zu der Folie 3 abgewinkelt.
Die beiden dergestalt profilierten zweiten Vorformen 10 werden
rückseitig
mit ihren Oberflächen 9 einander
zuweisend angeordnet. Auf den linken bzw. rechten abgewinkelten
Längsrändern der
zweiten Vorformen 10 werden die ersten Vorformen 1 mit
deren Oberflächen 9 den
abgewinkelten Längsrändern zuweisend
angeordnet. Auf diese Weise ergibt sich, der in den 2b und 2c dargestellte
Querschnitt des Werkstückrohlings 14 mit
einer Doppel-T Form. Der Werkstückrohling 14 ist
entlang seiner außenliegenden
Oberfläche
durch die Folie 3 bedeckt.
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Die
Vorformen 1, 10 werden nun miteinander verpresst,
so dass die Vorformen 1, 10 miteinander durch
das Hauptmaterial 6 miteinander verkleben. Das Hilfsmaterial 7 sollte
derart ausgewählt
sein, dass es sich beim Pressen nicht mit dem Material 6 klebend
oder in sonstiger Weise verbindet. Ferner ist es vorteilhaft, wenn
das Hilfsmaterial 7 die gleichen duktilen Eigenschaften
wie das Material 6 aufweist, damit sich der Querschnitt
des Werkstückrohlings 14 beim
Verpressen nicht verformt.
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In
einer Abwandlung der ersten Ausführungsform
kann zwischen dem Hilfsmaterial 7 und dem Hauptmaterial 6 eine
Trennschicht z.B. eine Folie eingelegt werden. Diese verhindert
vorteilhafterweise ein Verbinden der beiden Materialien 6, 7.
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In
einem nachfolgenden Schritt werden die Folie 3 und das
Hilfsmaterial 7 entfernt. Dadurch ergibt sich das Werkstück 15,
wie es in Zusammenhang mit den 3a bis 3c in
einer Seitenansicht und Querschnitten entlang der Ebenen A und B gezeigt
ist. Wie durch den Vergleich der beiden Querschnitte ersichtlich,
kann durch die beschriebene erste Ausführungsform ein Werkstück 15 hergestellt werden,
das einen variierenden Querschnitt aufweist. Hierdurch können vorteilhafterweise
Anpassungen der Abmessungen eines Längsträgers, Stringers oder ähnlicher
Komponenten an die konstruktiven Vorgaben erreicht werden, ohne
dass eine händische Nachbearbeitung
des Werkstücks 15 erforderlich
wäre. Darüber hinaus
wird nur ein Werkzeug zum Verpressen der Vorformen 1, 10 zu
dem Werkstückrohling 14 benötigt, da
der Werkstückrohling über seine gesamte
Länge einen
konstanten Querschnitt aufweist.
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Das
Werkstück 15 wird
dann in üblicher
Weise ausgehärtet.
Dies kann unter Druck- und/oder Wärmeeinwirkung erfolgen.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird der Werkzeugrohling 14 ausgehärtet. Hierbei erweist es sich
als vorteilhaft, wenn das Hilfsmaterial 7 schnell aushärtet und
somit nur unwesentlich eine Herstellungsdauer des Werkstücks 15 verlängert. Das
ausgehärtete
Hilfsmaterial 7 wird anschließend von dem ebenfalls ausgehärteten Hauptmaterial 6 abgelöst.
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Die
zuvor beschriebene erste Ausführungsform
kann in vielfältiger
Weise abgewandelt werden. Insbesondere sind alle erdenklichen geometrischen Formen
und Querschnitte des Werkstücks 15 möglich. Nachfolgend
sind mehrere unterschiedliche Werkstückrohlinge in Seitenansichten
und entsprechenden Quer schnitten gezeigt. Das entsprechend hergestellte
Werkstück
sowie die dafür
notwendigen Vorformen lassen sich aus den entsprechenden Figuren
durch einfache geometrische Überlegungen ableiten.
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In
den 4a bis 4c ist
ein Werkstückrohling 16c gezeigt,
der in dem Querschnitt A in dem oberen Bereich eine dickere querliegende
Struktur aufweist, als in dem unteren Bereich desselben Querschnitts.
Die Folie 3 ist aus Gründen
der einfacheren Darstellung nicht gezeigt. Sie umgibt jedoch gleich
den 2a bis 2c den
gesamten Umfang des Werkstückrohlings 16.
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In
den 5a bis 5c ist
ein Werkstückrohling 17 gezeigt,
der in seinem Querschnitt ein einfaches T-Profil aufweist. Die Herstellung
dieses Werkstückrohlings 17 kann
entweder durch Bildung aus drei Vorformen erfolgen oder es wird
zunächst ein
Doppel-T-förmiger
Werkstückrohling
gleich den 2a bis 2c oder 4a bis 4c hergestellt
und dann entlang einer Längsachse
zerteilt.
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In
Zusammenhang mit den 6, 7a bis 7c wird
eine zweite Ausführungsform
des Verfahrens zur Herstellung eines Werkstücks erläutert. In 6 ist
eine Vorform 19 gezeigt, die auf einer Folie 3 aufgebracht
ist. In einem ersten Bereich 20 ist das Hilfsmaterial 7 unmittelbar
auf der Folie 3 mit einer Dicke 21 aufgebracht.
Das Hilfsmaterial 7 wird ferner durch eine weitere Schicht
aus dem Hauptmaterial 6 mit einer Dicke 22 bedeckt.
Hierdurch wird ein schichtweiser Aufbau der Vorform 19 aus
dem Hilfsmaterial 7 und dem Hauptmaterial 6 gebildet.
Wesentlich ist hierbei, dass kein Hauptmaterial 6 zwischen
dem Hilfsmaterial 7 und der Folie 3 angeordnet ist.
Sonst ließe
sich das Hilfsmaterial 7 zumindest teilweise nicht mehr
entfernen.
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In
einem zweiten Bereich 24 ist in der dargestellten Ausführungsform
beispielsweise nur das Hauptmaterial 6 auf der Fo lie 3 aufgebracht.
Die Dicke der einzelnen Schichten 21, 22 bzw. 23 sind
derart gewählt,
dass die Dicke der Vorform 19 über ihre gesamte Länge konstant
ist.
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Aus
der Vorform 19 wird der Werkstückrohling 25 mit einer
zweiten Vorform hergestellt. Die zweite Vorform besteht in diesem
Fall beispielhaft aus dem Hauptmaterial 6. Die beiden ersten
Vorformen 19 werden längs
eines Randes abgewinkelt, wie in 7b ersichtlich.
Durch die Verwendung von Vorformen 19, in denen in Bereichen 20 die
Dicke 22 des Materials 6 durch ein darunterliegendes
Hilfsmaterial 7 reduziert wird, ermöglicht die Herstellung von Werkstückrohlingen 25 und
entsprechend von Werkstücken
mit beliebigen Stärken
des Materials 6. Entsprechend weist das Werkstück frei
wählbare
Wandstärken
auf.
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In
den 8a bis 8d sind
vielfältige Querschnitte
gezeigt, die mittels der zuvor beschriebenen Ausführungsformen
und Vorformen realisierbar sind. Es sei nochmals darauf hingewiesen,
dass der Querschnitt des Werkstückrohlings
in allen Querschnitten gleich sein kann.
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Eine
Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Herstellung eines Werkstücks ist in 9 schematisch
dargestellt. Die Vorrichtung 30 weist eine Zuführeinrichtung 31 für eine Folie 3 oder
ein sonstiges Trägermittel
auf. Ferner werden zwei weitere Zuführeinrichtungen 32, 33 für das Hauptmaterial 6 bzw. des
Hilfsmaterials 7 bereitgestellt. Das Trägermittel 3 wird entlang
einer Auflegeeinrichtung 34 geführt, die das Hauptmaterial 6 und
das Hilfsmaterial 7 auf die Oberfläche des Trägermittels 3 aufbringt.
Das Aufbringen der beiden Materialien 6, 7 und
somit die Herstellung einer Vorform 35, 36 kann
in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgen.
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Die
beiden Vorformen 35, 36 werden zueinander parallel
geführt
und in eine Presseinrichtung 37 eingebracht. Nachdem die
gesamte Vorform 35, 36 in der Presseinrichtung 37 ange ordnet
ist, werden die beiden Vorformen 35, 36 durch
die Presseinrichtung miteinander verpresst. Hierdurch wird die Form
des Werkstückrohlings
durch die Presseinrichtung eingeprägt.
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Eine
Trenneinrichtung 38 ist der Presseinrichtung 37 nachgeschaltet.
Die Trenneinrichtung 38 entfernt das Hilfsmaterial aus
dem Werkstückrohling. Dazu
wird die Folie 3 von dem Werkstückrohling entfernt. Vorzugsweise
löst sich
hierbei auch das Hilfsmaterial 7 aus dem Werkstückrohling.
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In 10 ist
im Querschnitt eine Presseinrichtung 37 beispielhaft dargestellt.
Diese weist jeweils paarweise gegenüberliegende Backen 39 bzw. 40 auf.
Entsprechend der Breite bzw. Länge
der Backe 39, 40 wird ein Hohlraum gebildet, der
einem Doppel-T-Profil entspricht.
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Durch
diese dargestellte Presseinrichtung 37 können die
Werkstückrohlinge
von 2a bis 2c hergestellt
werden.
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In
Zusammenhang mit den 11a bis 11d ist
der Aufbau des Materials 6 auf der Folie 3 für eine besonders
bevorzugte Ausführungsform
gezeigt. Das Material wird in aufeinander abfolgenden Schichten 6a, 6b aufgebracht.
Eine Schicht 6a weist eine untere Lage-Faser 41 auf,
die längs
einer Hauptrichtung angeordnet sind. Darauf werden zweite Fasern 42 angeordnet,
die zu den ersten Fasern 41 einen Winkel 43 einnehmen.
Der Winkel liegt typischerweise im Bereich zwischen 30° und 60°.
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Die
Fasern in der zweiten Schicht 6b weisen wiederum erste
Fasern 41 auf, die längs
der Hauptrichtung angeordnet sind. Die darauf angeordneten zweiten
Fasern 44 weisen einen Winkel 45 zu der Hauptrichtung
der ersten Fasern 41 auf. Der zweite Winkel 45 ist
vorzugsweise dergestalt, dass die dritten Fasern 44 spiegelsymmetrisch
zu den zweiten Fasern 42 bezüglich der ersten Fasern 41 angeordnet
sind. Der Winkel 45 hat in diesem Fall das zu dem Winkel 43 entgegengesetzte
Vorzeichen.
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Die
Abfolge der Schichten 6a, 6b des Hauptmaterials 6 stellt
sicher, dass beim Verpressen der einzelnen Vorformen keine parallel
zueinander liegenden Fasern aufeinander zu liegen kommen. In solch
einem Fall könnten
diese Fasern ineinander rutschen und die Dicke des Werkstückrohlings
würde sich
an dieser Stelle unerwünschter
Weise verringern.
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In 12 ist
eine weitere Ausführungsform einer
Vorrichtung zur Herstellung eines Werkstückes gezeigt. Schematisch sind
zwei Herstellungseinrichtungen 50, 51 für Vorformen 52, 53 dargestellt.
Die Herstellungseinrichtungen 50, 51 führen die
Vorformen 52, 53 in eine Presseinrichtung 54.
Die Presseinrichtung 54 setzt sich aus einer Mehrzahl von
einzelnen Pressformen 55 zusammen, die jeweils paarweise
einander gegenüberstehend
angeordnet sind. Die räumliche
Anordnung der paarweisen Pressformen 55 folgt einem vorgegebenen
gekrümmten
Lauf, wie in 12 dargestellt. Hierzu können vorzugsweise
die Positionen der einzelnen Pressformen bzw. derer Paare eingestellt
werden. Durch die Pressvorrichtung 54 lassen sich beliebig
gekrümmte
Werkstückrohlinge
herstellen.
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Es
zeigt sich, dass bei gekrümmten
Werkstückrohlingen
eine Stauchung der Fasermaterialien der innenliegenden Vorform 52 auftreten
können.
Die innenliegende Vorform 52 bezeichnet die Vorform, die
einen kleineren Krümmungsradius
aufweist als die ihr gegenüberliegende
Vorform 53. Die Stauchung der Fasern führt zu einer Schwächung der
mechanischen Eigenschaften des fertiggestellten Werkstücks.
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Dem
wird dadurch vorgebeugt, dass die beiden Vorformen 52, 53 mit
unterschiedlicher Länge hergestellt
werden. Die Längen
der beiden Vorformen 52, 53 sind an die Längen angepasst,
die sich in dem fertig gestellten Werkstück entlang der beiden gegenüberliegenden
Oberflächen
ergeben. Die innenliegende Vorform 52 weist somit eine
geringere Länge
als die außenliegende
Vorform 53 auf.
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Die
Herstellungseinrichtung 50, 51 führen dazu
die zwei Vorformen 52, 53 vorzugsweise mit unterschiedlicher
Vortriebsgeschwindigkeit in die Presseinrichtung 54 ein.
Derart, dass die Anfänge
und die Enden der beiden Vorformen 52, 53 gleichzeitig
in die Presseinrichtung 54 ankommen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt.
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Insbesondere
ist nur eine konstante Dicke der Vorformen über die Länge notwendig, jedoch kann
die Dicke über
die Breite der Vorformen variieren. Auch sind anders gestaltete
Werkstücke,
als T-förmige
oder Doppel-T-förmige
Werkstücke
herstellbar.
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In
den beschriebenen Ausführungsformen werden
die Vorformen als von einander getrennte Elemente hergestellt. In
einer nicht beschriebenen Ausführungsform
kann jedoch auch ein einziges Trägermittel
bereitgestellt werden. Das Trägermittel
ist in Vorformbereiche unterteilt. Die Vorformbereiche entsprechen
in ihren Abmessungen im Wesentlichen den zuvor beschriebenen getrennten
Vorformen. Das Hauptmaterial und das Hilfsmaterial werden entsprechend
den getrennten Vorformen auf den jeweiligen Vorformbereichen aufgebracht.
Vor einem Verpressen der Vorformbereiche zum Werkstückrohling
wird das Trägermittel
dann entlang der Grenzen der Vorformbereiche gefaltet oder zerteilt.
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- 1
- Vorform
- 2
- Oberfläche
- 3
- Trägermittel
- 4
- Bereich
- 5
- Bereich
- 6
- Hauptmaterial
- 6a
- Lage
- 6b
- Lage
- 7
- Hilfsmaterial
- 9
- Oberfläche einer
Vorform
- 10
- Vorform
- 11
- Bereich
- 12
- Bereich
- 13
- Bereich
- 14
- Werkstückrohling
- 15
- Werkstück
- 16
- Werkstückrohling
- 17
- Werkstückrohling
- 19
- Vorform
- 20
- Bereich
- 21
- Dicke
- 22
- Dicke
- 23
- Dicke
- 24
- Bereich
- 25
- Werkstückrohling
- 30
- Herstellungsvorrichtung
- 31
- Zuführeinrichtung
- 32
- Zuführeinrichtung
- 33
- Zuführeinrichtung
- 35
- Vorformbereich
- 36
- Vorformbereich
- 37
- Presseinrichtung
- 38
- Trenneinrichtung
- 39
- Pressbacken
- 40
- Pressbacken
- 41
- Faser
- 42
- Faser
- 43
- Winkel
- 44
- Faser
- 45
- Winkel
- 50
- Vortriebseinrichtung
- 51
- Vortriebseinrichtung
- 52
- Vorformbereich
- 53
- Vorformbereich
- 54
- Presseinrichtung
- 55
- Pressformen