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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermoplastischen Pultrusion eines Faserverbundwerkstoffs. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur thermoplastischen Pultrusion eines Faserverbundwerkstoffs.
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Vorrichtungen zur thermoplastischen Pultrusion eines Faserverbundwerkstoffs, der in eine Matrix eingebettete Kohlestofffasern aufweist, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Hierbei wird der Faserverbundwerkstoff üblicherweise in einem formgebenden Werkzeug mittels Wärme und Druck plastisch verformt und über eine nachgeordnete Ziehvorrichtung in seine finale Form gezogen.
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Der Faserverbundwerkstoff oder ein Zwischenprodukt wird hierbei mittels elektromagnetischer Strahlung oder über Heißluft erwärmt, die auf den Faserverbundwerkstoff bzw. das Zwischenprodukt trifft. Allerdings weist diese Methode einen niedrigen Wirkungsgrad auf, wodurch das Erwärmen lange dauert und eine geringe Energieeffizienz aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mittels dem bei der thermoplastischen Pultrusion eines Faserverbundwerkstoffs thermische Energie energieeffizient und in kurzer Zeit in den Werkstoff eingebracht werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine Vorrichtung bereitzustellen, in der dieses Verfahren zur Anwendung kommt.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zur thermoplastischen Pultrusion eines Faserverbundwerkstoffs vorgesehen, der Kohlestofffasern aufweist, mit den folgenden Schritten:
- - die Kohlenstofffasern werden bereitgestellt, und
- - ein elektrischer Strom wird durch die Kohlenstofffasern geleitet, wobei die Kohlenstofffasern als elektrische Widerstände verwendet werden, sodass die eingebrachte elektrische Energie in Wärme umgewandelt wird.
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Hierdurch wird thermische Energie über den elektrischen Strom, der durch die Kohlenstofffasern geleitet wird, in dem Werkstoff erzeugt, der zur Erwärmung des Werkstoffs führt. Die elektrische Energie wird demnach durch die Kohlenstofffasern in thermische Energie umgewandelt. Da die Kohlenstofffasern Teil des Faserverbundwerkstoffs sind, wird auf diese Weise die thermische Energie direkt und unmittelbar in den Werkstoff eingebracht. Dadurch weist das Verfahren einen besonders hohen Wirkungsgrad auf und der Werkstoff kann in kurzer Zeit auf die für die Pultrusion erforderliche Temperatur erwärmt werden.
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Im Sinne der Erfindung ist die für die Pultrusion erforderliche Temperatur beispielsweise die Temperatur, bei der der Werkstoff beim Formen in einem formgebenden Werkzeug in definierter Weise einen bestimmten Faserverbundwerkstoff bildet.
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Vorzugsweise wird der elektrische Strom durch die Kohlenstofffasern in Abhängigkeit der Pultrusionsgeschwindigkeit gesteuert, um einen an die Pultrusionsgeschwindigkeit angepassten Wärmeeintrag in den Werkstoff bereitzustellen. Somit kann gewährleistet werden, dass der Werkstoff unabhängig von der Pultrusionsgeschwindigkeit eine bestimmte Temperatur aufweist, insbesondere die für die Pultrusion erforderliche Temperatur.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der elektrische Strom durch die Kohlenstofffasern in Abhängigkeit des herzustellenden Faserverbundwerkstoffs gesteuert wird. Das bedeutet, der elektrische Strom wird in Abhängigkeit der Materialeigenschaften des Faserverbundwerkstoffs, wie Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität oder elektrische Leitfähigkeit, gesteuert, um einen auf den Werkstoff abgestimmten Wärmeeintrag bereitzustellen. Insbesondere kann hierbei auch die Form des finalen Produkts berücksichtigt werden, sodass beispielsweise bei komplexen Geometrien, die eine hohe Formveränderung benötigen, ein höherer Stromeintrag erfolgt, um eine höhere thermische Energie einzubringen.
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In einer Ausführungsform werden die, insbesondere vorimprägniert bzw. vorgetränkten, Kohlenstofffasern in einem Vorlaufschritt mittels einer separaten Heizung vorgewärmt, insbesondere mittels Strahlung und/oder Lufterwärmung. Auf diese Weise wird ein guter elektrischer Kontakt zwischen den Kohlenstofffasern und einem die Kohlenstofffasern kontaktierenden elektrischen Kontakt gewährleistet.
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Insbesondere wenn die Kohlenstofffasern vorimprägniert bzw. vorgetränkt sind, kann auf diese Weise das die Kohlenstofffasern umgebene Material, vorzugsweise stellenweise, auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der der elektrische Kontakt, der die Kohlenstofffasern für das Leiten eines elektrischen Stroms durch die Kohlenstofffasern kontaktiert, das die Kohlenstofffasern umgebene Material derart plastisch verformen kann, dass ein direkter Kontakt zwischen dem elektrischen Kontakt und den Kohlenstofffasern herstellbar ist.
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Bei dem die Kohlenstofffasern umgebenen Material kann es sich um ein Harz handeln, insbesondere ein Reaktionsharz.
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Grundsätzlich können somit zu Beginn bereits vorimprägnierte bzw. vorgetränkte Kohlenstofffasern bereitgestellt werden, die entsprechend verarbeitet werden.
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Das Vorwärmen im Vorlaufschritt mittels einer separaten Heizung ist hierbei vorzugsweise auf eine Dauer begrenzt, bis der Wärmeintrag durch den elektrischen Strom, der durch die Kohlenstofffasern geleitet wird, ausreicht, um einen zuverlässigen Kontakt zwischen dem elektrischen Kontakt und den Kohlenstofffasern auch ohne Wärmeeintrag durch die separate Heizung sicherzustellen.
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Es ist von Vorteil, wenn die Kohlenstofffasern in dem hergestellten Faserverbundwerkstoff unidirektional verlaufen, da auf diese Weise bei der Herstellung ein definierter Strom in Pultrusionsrichtung durch den Werkstoff geleitet und somit ein definierter Wärmeeintrag in den Werkstoff gewährleistet werden kann. Zudem weist der so hergestellte Faserverbundwerkstoff aufgrund der unidirektional verlaufenden Kohlenstofffasern entsprechende mechanische Eigenschaften auf.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der angelegte elektrische Strom, insbesondere nur, über einen Abschnitt der jeweiligen Kohlenstofffasern fließt. Das bedeutet, die elektrischen Kontakte bzw. Pole sind derart angeordnet, dass der elektrische Strom nur durch einen Abschnitt der Kohlenstofffasern bei der Verarbeitung bzw. der Herstellung des Faserverbundwerkstoffs fließt. Auf diese Weise ist der Wärmeintrag auf den stromdurchflossenen Abschnitt begrenzt, so dass der Werkstoff nur an den Stellen bzw. zu den Zeitpunkten im Verfahren erwärmt wird, an denen es für die Pultrusion erforderlich ist. Somit kann die Energieeffizienz des Verfahrens gesteigert werden.
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In einer Ausführungsform werden die Kohlenstofffasern erwärmt, nachdem die Kohlenstofffasern zusammengeführt worden sind und/oder bevor die zusammengeführten Kohlenstofffasern bzw. der Faserverbundwerkstoff mit den Kohlenstofffasern geformt werden. Hierdurch wird der Wärmeeintrag durch den elektrischen Strom auf die Stelle bzw. den Zeitpunkt im Verfahren begrenzt, an dem eine erhöhte Temperatur des Werkstoffs für die plastische Verformung bei der Pultrusion von Vorteil oder erforderlich ist. Insbesondere nach dem Zusammenführen der Kohlenstofffasern ergeben sich zudem Wechselwirkungseffekte, die die Gesamterwärmung des Werkstoffs verbessern, da sich die Kohlenstofffasern untereinander erwärmen aufgrund der thermischen Abstrahlung.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch eine Vorrichtung zur thermoplastischen Pultrusion eines Faserverbundwerkstoffs vorgesehen, der in einer Matrix eingebettete Kohlenstofffasern umfasst, insbesondere nach dem zuvor beschriebenen Verfahren. Die Vorrichtung weist ein Formwerkzeug zum Formen des Faserverbundwerkstoffs und eine Führungsrolle auf, die dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Vorrichtung an den Kohlenstofffasern in Pultrusionsrichtung abzurollen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine steuerbare Spannungsquelle, die dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung zwischen dem Formwerkzeug und der Führungsrolle anzulegen, sodass ein elektrischer Strom durch die Kohlenstofffasern zur Erwärmung der Kohlenstofffasern fließt. Indem dem Werkstoff thermische Energie über den elektrischen Strom zugeführt wird, der durch die Kohlenstofffasern geleitet wird, ist die Vorrichtung zur thermoplastischen Pultrusion eines Faserverbundwerkstoffs besonders energieeffizient. Die Führungsrolle bildet einen elektrischen Kontakt und hat den Vorteil, dass sie an den in die Matrix eingebetteten Kohlenstofffasern abrollen kann. Auf diese Weise wird die Matrix nicht von den Kohlenstofffasern abgestreift, wie dies beispielsweise bei einem starren elektrischen Kontakt der Fall wäre. Das bedeutet, die Kohlenstofffasern bleiben im umgebenen Material eingebettet und der Faserverbundwerkstoff wird in definierter Weise gebildet.
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Die Führungsrolle kann dazu ausgebildet sein, die Kohlenstofffasern zu führen bzw. zu leiten.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Führungsrolle keine führenden oder leitenden Eigenschaften haben und lediglich an den Kohlenstofffasern anliegen und abrollen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Führungsrolle in Pultrusionsrichtung vor dem Formwerkzeug angeordnet, wobei das Formwerkzeug und die Führungsrolle jeweils einen elektrischen Kontakt bereitstellen, mit denen die steuerbare Spannungsquelle elektrisch verbunden ist, sodass über die elektrischen Kontakte der elektrische Strom durch die Kohlenstofffasern fließt. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass dem Werkstoff über den elektrischen Strom, der durch die Kohlenstofffasern geleitet wird, thermische Energie direkt vor dem Formwerkzeug zugeführt werden kann, so dass der Werkstoff die für die Pultrusion erforderliche Temperatur im Formwerkzeug aufweist.
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Somit können Wärmeverluste des Werkstoffs auf dem Weg zum Formwerkzeug verringert werden, wodurch die thermoplastische Pultrusion des Faserverbundwerkstoffs besonders energieeffizient erfolgen kann. Ferner kann hierdurch die Pultrusionsgeschwindigkeit gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen zur thermoplastischen Pultrusion, bei denen der Werkstoff erst in dem Formwerkzeug erwärmt wird, erhöht werden, da der Werkstoff bereits auf dem Weg zum Formwerkzeug erwärmt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine separat ausgebildete Heizung zum Vorwärmen der, insbesondere vorimprägnierten bzw. vorgetränkten, Kohlenstofffasern vorgesehen sein. Hierdurch kann der Werkstoff auf eine Temperatur gebracht werden, die sicherstellt, dass die Führungsrolle in das die Kohlenstofffasern umgebene Material eindringen und einen direkten Kontakt zu den Kohlenstofffasern herstellen kann. Durch den direkten Kontakt der Führungsrolle mit den Kohlestofffasern wird ein guter elektrischer Kontakt der beiden Bauteile miteinander und damit eine gute elektrische Stromleitung gewährleistet.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus der beigefügten Zeichnung. Die einzige Zeichnung zeigt in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur thermoplastischen Pultrusion eines Faserverbundwerkstoffs.
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In der Figur ist eine Vorrichtung 10 mit einem Formwerkzeug 12, einer Ziehvorrichtung 14, und einem Trennwerkzeug 16 gezeigt.
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Die Vorrichtung 10 ist eine Pultrusionsanlage, die mittels thermoplastischer Pultrusion einen Faserverbundwerkstoff 18 aus einem Werkstoff 20 bildet, der in Pultrusionsrichtung P durch die Vorrichtung 10 geleitet wird.
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Das Formwerkzeug 12 ist ein Walkwerkzeug und dazu eingerichtet den Werkstoff 20 in den Faserverbundwerkstoff 18 zu formen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Formwerkzeug 12 ein beliebiges formgebendes Werkzeug sein, das den Werkstoff 20 in den Faserverbundwerkstoff 18 umformt.
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Die Ziehvorrichtung 14 ist dazu ausgebildet, den Werkstoff 20 in Pultrusionsrichtung P zu ziehen und den Faserverbundwerkstoff 18 in Pultrusionsrichtung P an das Trennwerkzeug 16 weiterzuleiten.
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Generell wird der Werkstoff 20 durch die Vorrichtung 10 mit einer Pultrusionsgeschwindigkeit gefördert.
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Die Pultrusionsgeschwindigkeit, mittels der der Werkstoff 20 in Pultrusionsrichtung P gefördert wird, ist unter anderem über die Ziehvorrichtung 14 steuerbar.
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Das Trennwerkzeug 16 ist beispielsweise eine Säge, die dazu eingerichtet ist, Abschnitte des Faserverbundwerkstoffs 18 abzutrennen. Selbstverständlich kann als Trennwerkzeug 16 ein beliebiges zum Durchtrennen des Faserverbundwerkstoffs 18 eingerichtetes Werkzeug vorgesehen sein.
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Ferner kann in einer alternativen Ausführungsform die Vorrichtung 10 kein Trennwerkzeug 16 aufweisen. Dies ist insbesondere immer dann der Fall, wenn der Faserverbundwerkstoff 18 in Form eines kontinuierlichen Strangs direkt weiterverarbeitet wird.
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Der Werkstoff 20, der in Pultrusionsrichtung P in das Formwerkzeug 12 geleitet wird, wird durch mehrere Stränge 22 von vorimprägnierten bzw. vorgetränkten Kohlenstofffasern 24 gebildet.
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In dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Stränge 22 gezeigt, die jeweils über eine Spindel 25 bereitgestellt werden. Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl an Strängen 22 zur Bildung des Faserverbundwerkstoffs 18 verwendet werden, die in einer beliebigen Weise bereitgestellt werden können.
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Die Kohlenstofffasern 24 verlaufen in den Strängen 22 unidirektional in Pultrusionsrichtung P.
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Hierbei erstrecken sich die in Pultrusionsrichtung P verlaufenden Kohlenstofffasern 24 kontinuierlich, d.h. im Wesentlichen ununterbrochen.
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Die Kohlenstofffasern 24 sind in einer Umfangsrichtung senkrecht zur Richtung, in der sich die Kohlenstofffasern 24 erstrecken, vollständig von dem entsprechenden Material umgeben, in dem die Kohlenstofffasern 24 getränkt worden sind bzw. mit dem die Kohlenstofffasern 24 vorimprägniert wurden.
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Das Material ist beispielsweise ein (thermoplastisches) Harz oder allgemein ein thermoplastischer Kunststoff.
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In einer alternativen Ausführungsform können die Kohlenstofffasern 24 nicht vollständig vorimprägniert sein und nur abschnittsweise von dem entsprechenden Material umgeben sein.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Vorrichtung 10 ein Bad mit einem entsprechenden Material zur Imprägnierung bzw. Tränkung der Kohlenstofffasern 24 aufweisen, in das die Kohlenstofffasern 24 auf dem Weg zum Formwerkzeug 12 zunächst eintauchen, wodurch die Kohlenstofffasern 24 mit dem Material ummantelt werden, also getränkt bzw. imprägniert werden.
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Auf diese Weise können die Kohlenstofffasern 24 und das Material zum Imprägnieren, das später unter anderem die Matrix des Faserverbundwerkstoffs 18 ausbildet, separat voneinander bereitgestellt werden und erst in der Vorrichtung 10, insbesondere vor dem Formwerkzeug 12, zum Werkstoff 20 zusammengefügt werden.
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Die Vorrichtung 10 umfasst ein Zusammenführglied 26, das dazu eingerichtet ist, die einzelnen Stränge 22 in einem Werkstoffstrang 28 zu bündeln und relativ zueinander anzuordnen, bevor der Werkstoffstrang 28 in das Formwerkzeug 12 geleitet wird.
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Insbesondere könnte das Bad zwischen dem Zusammenführglied 26 und dem Formwerkzeug 12 vorgesehen sein, sodass der gesamte Werkstoffstrang 28 mit dem Material getränkt bzw. imprägniert wird.
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Teil der Vorrichtung 10 ist ferner eine Führungsrolle 30, die in Pultrusionsrichtung P vor dem Formwerkzeug 12 angeordnet ist.
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Die Führungsrolle 30 ist dazu ausgebildet, bei der Pultrusion an dem Werkstoffstrang 28, insbesondere unter Druck, radial anzuliegen und an diesem in Pultrusionsrichtung P abzurollen.
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Hierzu ist die Führungsrolle 30 in und/oder entgegen der Umfangsrichtung U um eine Achse drehbar gelagert, die insbesondere senkrecht zur Pultrusionsrichtung P angeordnet ist.
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Zudem umfasst die Vorrichtung 10 eine Spannungsquelle 32, die über eine Steuereinheit 34 steuerbar ist.
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Die Spannungsquelle 32 ist über eine elektrische Leitung 36 mit der Führungsrolle 30 und dem Formwerkzeug 12 verbunden, wobei die Führungsrolle 30 einen ersten elektrischen Kontakt 38 und das Formwerkzeug 12 einen zweiten elektrischen Kontakt 40 bilden, über die mittels der Spannungsquelle 32 eine elektrische Spannung zwischen der Führungsrolle 30 und dem Formwerkzeug 12 angelegt werden kann. Hierüber wird ein elektrischer Strom erzeugt, der durch die Kohlenstofffasern 24 fließt, wie später noch erläutert wird.
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Die mittels der Spannungsquelle 32 zwischen der Führungsrolle 30 und dem Formwerkzeug 12 angelegte elektrische Spannung kann eine Wechselspannung oder eine Gleichspannung sein.
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Über die Steuereinheit 34 ist die angelegte elektrische Spannung vorzugsweise in Abhängigkeit von der Pultrusionsgeschwindigkeit und/oder von den Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffs 18 bzw. des Werkstoffstrangs 28, also den verwendeten Materialien sowie den vorgesehen Materialeigenschaften des Endprodukts, steuerbar.
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Vorzugsweise sind die Bauteile der Vorrichtung 10, insbesondere das Formwerkzeug 12, die Führungsrolle 30 sowie die vor- und nachgelagerten Bauteile, die direkten Kontakt zu den Kohlenstofffasern 24 haben, elektrisch isoliert zur Umgebung gelagert bzw. gestaltet. Dies gewährleistet einen definierten Stromfluss durch die Kohlenstofffasern 24.
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Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Heizung 42 in Form eines Heizstrahlers, die zwischen dem Zusammenführglied 26 und der Führungsrolle 30 angeordnet ist.
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Die Heizung 42 ist dabei eingerichtet, mittels Wärmestrahlung 44 den Werkstoffstrang 28 in Pultrusionsrichtung P vor der Führungsrolle 30 zu erwärmen.
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Selbstverständlich kann in einer alternativen Ausführungsform die Heizung 42 im Wesentlichen beliebig gestaltet sein und den Werkstoffstrang 28 auf beliebige Weise erwärmen, beispielsweise mittels Lufterwärmung und/oder elektromagnetischer Strahlung.
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Der Heizung 42 ist hierbei separat vom Formwerkzeug 12 ausgebildet.
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Die Herstellung des Faserverbundwerkstoffs 18 erfolgt mittels des nachfolgend beschriebenen thermischen Pultrusionsverfahrens.
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In einem ersten Schritt werden die Stränge 22 bereitgestellt und mittels des Zusammenführglieds 26 zum Werkstoffstrang 28 gebündelt. Der Werkstoffstrang 28 wird anschließend durch das Formwerkzeug 12, die Ziehvorrichtung 14 und das Trennwerkzeug 16 geführt bzw. in diese eingespannt.
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In einem Vorlaufschritt wird der Werkstoffstrang 28 über die Heizung 42 soweit erwärmt, bis die die Kohlenstofffasern 24 umgebende Matrix derart plastisch verformbar ist, dass die am Werkstoffstrang 28 anliegende Führungsrolle 30 das die Kohlenstofffasern 24 umgebende Material, beispielsweise das Harz, durchdringt und direkt elektrisch leitend an den Kohlenstofffasern 24 anliegt.
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Bei der während der Pultrusion im Formwerkzeug 12 stattfindenden Umformung des Werkstoffs 20 gelangt somit ständig zumindest ein Teil der Kohlenstofffasern 24 in direkten Kontakt mit dem Formwerkzeug 12, sodass während der Pultrusion automatisch ein elektrischer Kontakt zwischen den Kohlenstofffasern 24 und dem Formwerkzeug 12 gebildet wird.
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Der sich von der Führungsrolle 30 bis in das Formwerkzeug 12 erstreckende Abschnitt 46 des Werkstoffstrangs 28 liegt somit mit seinen Kohlenstofffasern 24 an einem Ende elektrisch leitend an der Führungsrolle 30, die den ersten elektrischen Kontakt 38 bildet, sowie dem in Pultrusionsrichtung P entgegengesetzten Ende am Formwerkzeug 12 an, das den zweiten elektrischen Kontakt 40 bildet.
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Mittels der steuerbaren Spannungsquelle 32 wird über den ersten elektrischen Kontakt 38 und den zweiten elektrischen Kontakt 40 eine elektrische Spannung an dem Abschnitt 46 angelegt, die zu einem elektrischen Strom in den Kohlenstofffasern 24 des Abschnitts 46 führt, die einen elektrischen Leiter zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 38 und dem zweiten elektrischen Kontakt 40 bilden.
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Die Kohlenstofffasern 24 bilden hierbei einen ohmschen Widerstand, indem elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt wird, wodurch die Kohlenstofffasern 24 erwärmt werden.
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Auf diese Weise wird der Werkstoffstrang 28 unmittelbar vor dem Formwerkzeug 12 über den durch die Kohlenstofffasern 24 im Abschnitt 46 strömenden elektrischen Strom auf die für die Pultrusion erforderliche Temperatur erwärmt.
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Mittels der Ziehvorrichtung 14 wird der erwärmte Werkstoffstrang 28 durch das Formwerkzeug 12 gezogen, wobei der Faserverbundwerkstoff 18 durch plastische Verformung des Werkstoffs 20 gebildet wird.
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Der auf diese Weise gebildete Faserverbundwerkstoff 18 weist im Pultrusionsrichtung P unidirektional verlaufende Kohlenstofffasern 24 auf, die in die Matrix des Faserverbundwerkstoffs 18 eingebettet sind.
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Der Faserverbundwerkstoff 18 wird über die Ziehvorrichtung 14 zum Trennwerkzeug 16 gefördert und dort von dem Trennwerkzeug 16 in Abschnitte mit einer festgelegten Länge zerteilt.
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Der Werkstoffstrang 28 wird vorzugsweise nur so lange mittels der separat ausgebildeten Heizung 42 erwärmt, bis die über den elektrischen Strom in den Abschnitt 46 eingebrachte Wärme ausreicht, um den Pultrusionsprozess am Laufen zu halten und einen kontinuierlichen Kontakt zwischen den Kohlenstofffasern 24 und der Führungsrolle 30 zu gewährleisten.
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Auf diese Weise kann die für die Pultrusion erforderliche thermische Energie ausschließlich über die mittels der Spannungsquelle 32 bereitgestellte elektrische Energie erzeugt werden.
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Der Wärmeeintrag in den Werkstoff 20 ist hierbei über die angelegte elektrische Spannung und damit den durch die Kohlenstofffasern 24 fließenden elektrischen Strom steuerbar.
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Vorzugsweise wird die Stromstärke in den Kohlenstofffasern 24 in Abhängigkeit von der Pultrusionsgeschwindigkeit gesteuert, um unabhängig von der Fördergeschwindigkeit des Werkstoffs 20 in Pultrusionsrichtung P die für die Pultrusion erforderliche Temperatur gewährleisten zu können.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn die an den Kohlenstofffasern 24 angelegte elektrische Spannung unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften des Werkstoffs 20 bzw. des Faserverbundwerkstoffs 18 erfolgt, um eine Erwärmung in definierter Weise sicherstellen zu können. In definierter Weise bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass der Werkstoff 20 bzw. der Faserverbundwerkstoff 18 auf eine Weise erwärmt wird, die den Werkstoff 20 bzw. den Faserverbundwerkstoff 18 nicht beschädigt.
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Selbstverständlich kann die zuvor beschriebene Methode, nämlich Wärme mittels eines durch die Kohlenstofffasern 24 geleiteten elektrischen Stroms in den Werkstoff 20 einzubringen, auch in Kombination mit weiteren Heizeinrichtungen zur Erwärmung des Werkstoffs 20 verwendet werden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Vorlaufschritt und damit die Heizung 42 entfallen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Kohlenstofffasern 24 nicht vollständig von einem Tränk- bzw. Imprägniermaterial umgeben sind und/oder eine Erwärmung des Werkstoffstrangs 28 nicht erforderlich ist, um einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen den Kohlenstofffasern 24 und der Führungsrolle 30 herzustellen.
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Auf diese Weise kann der Faserverbundwerkstoff 18 mittels thermoplastischer Pultrusion besonders energieeffizient hergestellt werden, da die erforderliche Wärme direkt und unmittelbar über die Kohlenstofffasern 24 in den Werkstoff 20 eingebracht wird.
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Ferner kann die Vorrichtung 10 besonders kompakt ausgeführt sein, da eine zusätzliche Heizeinrichtung, die beispielsweise im Formwerkzeug 12 vorgesehen ist, entfallen kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsform beliebig mit anderen Merkmalen einer weiteren Ausführungsform kombiniert werden.