DE102021006178A1 - Primary material for a fiber-reinforced workpiece - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Vormaterial (12) für faserverstärkte Werkstücke (8), wobei das Vormaterial (12) ein Fasermaterial (13) zur Verstärkung der Werkstücke (8) umfasst, wobei das Fasermaterial (13) in unverarbeitetem Vormaterial (12) in einem nicht mit Harz (81) getränkten Zustand ist. Zur einfacheren und effektiveren Herstellung von Werkstücken (8) aus Faserverbundwerkstoff wird vorgeschlagen, dass das Fasermaterial (13) oberflächlich mit einem Fixiermaterial (14) verbunden ist, sodass Fasern (131) in dem Fasermaterial (13) durch das Fixiermaterial (14) zueinander fixiert sind.Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Vormaterials (12) und eine Herstellvorrichtung zum Herstellen eines solchen Vormaterials (12). Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Handhaben eines Zuschnitts (121), ein Verfahren zum Lagern von Zuschnitten (121), ein Verfahren zum Zuschneiden eines Zuschnitts (121), ein Verfahren zum Auf- oder Einlegen eines Zuschnitts (121) auf oder in eine Form (9), ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks (8) aus Verbundwerkstoff und ein Werkstück (8) aus Verbundwerkstoff.The invention relates to a starting material (12) for fiber-reinforced workpieces (8), the starting material (12) comprising a fiber material (13) for reinforcing the workpieces (8), the fiber material (13) in unprocessed starting material (12) in a non- with resin (81) soaked state. For simpler and more effective production of workpieces (8) from fiber composite material, it is proposed that the fiber material (13) be connected to a fixing material (14) on the surface, so that fibers (131) in the fiber material (13) are fixed to one another by the fixing material (14). The invention further relates to a method for producing such a starting material (12) and a production device for producing such a starting material (12). The invention also relates to a method for handling a blank (121), a method for storing blanks (121), a method for cutting a blank (121), a method for placing or placing a blank (121) on or in a A mold (9), a method of making a composite workpiece (8), and a composite workpiece (8).
Description
Die Erfindung betrifft ein Vormaterial für faserverstärkte Werkstücke, wobei das Vormaterial ein Fasermaterial zur Verstärkung der Werkstücke umfasst, wobei das Fasermaterial in unverarbeitetem Vormaterial in einem harzfreien Zustand ist.The invention relates to a starting material for fiber-reinforced workpieces, the starting material comprising a fiber material for reinforcing the workpieces, the fiber material being in a resin-free state in the unprocessed starting material.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Vormaterials und eine Herstellvorrichtung zum Herstellen eines solchen Vormaterials.The invention further relates to a method for producing such a starting material and a production device for producing such a starting material.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Handhaben eines Zuschnitts, ein Verfahren zum Lagern von Zuschnitten, ein Verfahren zum Zuschneiden eines Zuschnitts, ein Verfahren zum Auf- oder Einlegen eines Zuschnitts auf oder in eine Form, ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks aus Verbundwerkstoff und ein Werkstück aus Verbundwerkstoff,The invention also relates to a method for handling a blank, a method for storing blanks, a method for cutting a blank, a method for placing a blank on or in a mold, a method for producing a workpiece made of composite material and a composite workpiece,
Im Stand der Technik ist es bekannt, Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen herzustellen, indem aus textilem Ausgangsmaterial ein Stück zugeschnitten und anschließend laminiert wird. Solche Zuschnitte können für Einzelstücke per Hand mit einer speziellen Schere ausgeführt werden. Da sich beim Zuschneiden per Hand Fasermaterial leicht verzieht, haben sich seit längerem CNC-Schneidplotter durchgesetzt. Diese haben außerdem Vorteile bei größeren Stückzahlen und bei der Genauigkeit des Zuschnitts. Um der Verzugsneigung zu begegnen, sind diese CNC-Schneidplotter mit sehr scharfen Schneidwerkzeugen und mit einem Vakuumtisch ausgestattet, welcher das Fasermaterial während des Schneidvorganges festsaugt.It is known in the prior art to produce components from fiber composite materials by cutting a piece from textile starting material and then laminating it. Such cuts can be made by hand with special scissors for individual pieces. Since fiber material is easily warped when cut by hand, CNC cutting plotters have been established for a long time. These also have advantages with larger quantities and with the accuracy of the cut. In order to counteract the tendency to warp, these CNC cutting plotters are equipped with very sharp cutting tools and a vacuum table, which sucks in the fiber material during the cutting process.
Üblicherweise findet das Laminieren an einem anderen Arbeitsplatz statt als das Ausschneiden. Beim Transport von Zuschnitten aus Fasermaterial besteht stets die Gefahr des Verzugs oder gar der Beschädigung. Um dies zu vermeiden, wird bei der Handhabung solcher Zuschüsse ein erheblicher Aufwand betrieben. Da die Zuschnitte kaum ohne Verzug oder Beschädigung aufeinander gelegt werden können, ist es gängige Praxis, solche Zuschnitte unmittelbar vor der Herstellung eines Bauteils zuzuschneiden, sie ohne Zwischenlagerung zur Weiterverarbeitung zu transportieren und alsbald zu verarbeiten. Zusätzlich zur mechanischen Empfindlichkeit ist eine weitere Problematik beim Lagern solcher Zuschnitte, dass sich während einer Lagerzeit Staub auf den Zuschnitten ablagern kann, welcher beim Laminieren eine vollständige Benetzung der Fasern mit Harz verhindern kann. Auf diese Weise kann das Bauteil erheblich geschwächt werden. Eine Lagerung würde somit das Ablegen von Zuschnitten auf einzelnen, dafür vorgesehenen Ablageflächen und einen staubdichten Schutz des Lagers erfordern. Da die Zuschnitte ausgebreitet bleiben müssen, ist dafür ein Lagerplatz erheblicher Größe erforderlich, was erhebliche Kosten verursacht.Usually, laminating takes place at a different workplace than cutting. When transporting cut pieces made of fiber material, there is always a risk of distortion or even damage. In order to avoid this, considerable effort is expended in handling such grants. Since the blanks can hardly be placed one on top of the other without distortion or damage, it is common practice to cut such blanks to size immediately before a component is manufactured, to transport them for further processing without intermediate storage and to process them immediately. In addition to the mechanical sensitivity, another problem when storing such cuts is that dust can settle on the cuts during storage, which can prevent the fibers from being completely wetted with resin during lamination. In this way, the component can be significantly weakened. Storage would therefore require the blanks to be placed on individual storage areas provided for this purpose and the warehouse to be protected against dust. Because the blanks must remain spread out, a large storage area is required, which incurs significant costs.
Beim Laminieren wird ein Fasermaterial üblicherweise trocken in die Form gelegt, wobei eine hohe Verzugsgefahr herrscht. Außerdem darf das Fasermaterial in vielen Fällen nicht über die Form hinausragen, sondern soll genau an der Formkante anliegen. Die Bestückung einer Form bedeutet daher in der industriellen Praxis aufgrund des losen Fasermaterials einen relativ komplizierten Vorgang, der üblicherweise mit der Hand ausgeführt wird und einige Zeit und Sorgfalt erfordert. Im nächsten Arbeitsschritt wird das Fasermaterial mit Harz getränkt. Dabei kann es durch Verschiebungen von Fasern in dem Fasermaterial zu ungleichmä-ßiger Materialdichte und entsprechend ungleichmäßigen Tränken des Gewebes kommen, insbesondere an möglicherweise in der Form vorhandenen Radien und Kanten.During lamination, a fibrous material is usually laid dry in the mold, with a high risk of warping. In addition, the fiber material must not protrude beyond the mold in many cases, but should lie exactly on the edge of the mold. The loading of a mold in industrial practice therefore means a relatively complicated operation due to the loose fiber material, which is usually carried out by hand and requires some time and care. In the next step, the fiber material is impregnated with resin. Displacements of fibers in the fiber material can result in non-uniform material density and correspondingly non-uniform impregnation of the fabric, particularly at radii and edges that may be present in the mold.
In einem alternativen Verfahren nach dem Stand der Technik werden Zuschnitte auf eine nicht-adhäsive Folie gelegt und darauf vorgetränkt. Durch die einsetzende Aushärtung ist es erforderlich, das Material zügig in die endgültige Form zu bringen. Auch dieses Verfahren birgt immer noch die Gefahr des Verziehens, was durch das Erfordernis der schnellen Verarbeitung noch problematischer ist.In an alternative prior art method, blanks are placed on a non-adhesive film and pre-impregnated thereon. Due to the onset of hardening, it is necessary to quickly bring the material into its final shape. Even this method still involves the risk of warping, which is made even more problematic by the need for rapid processing.
Weiter ist dem Stand der Technik bekannt, sogenannte Prepregs zu benutzen. Dies sind gebrauchsfertig imprägnierte Gewebe, die in größeren Mengen auf Rollen geliefert werden. Das vorgetränkte Gewebe dabei beidseitig mit Folie geschützt. Um zu verhindern, dass vorzeitiges Aushärten stattfindet, müssen viele Arten von Prepregs tiefgekühlt werden. Trotz der Kühlung haben die Prepregs den Nachteil, dass sie in nur einem relativ kurzen Zeitraum verwendbar sind, und somit in Bezug auf die Lagerung ein Haltbarkeitsdatum haben. Zudem werden spezielle Maschinen für die Verarbeitung von Prepregs benötigt. Aus dieser Konstellation ergeben sich hohe Produktionskosten.It is also known in the prior art to use so-called prepregs. These are ready-to-use impregnated fabrics that are supplied in larger quantities on rolls. The pre-soaked fabric is protected on both sides with foil. In order to prevent premature curing from taking place, many types of prepreg must be deep-frozen. Despite the refrigeration, the prepregs have the disadvantage that they can only be used for a relatively short period of time and therefore have an expiry date in relation to storage. In addition, special machines are required for the processing of prepregs. This constellation results in high production costs.
Ein weiterer Nachteil an den Verfahren nach dem Stand der Technik ist, dass Zuschnitte nicht oder nur schwierig beschriftet, gekennzeichnet oder markiert werden können. Eine Beschriftung des Fasermaterials kann das Aussehen des fertigen Werkstücks beeinträchtigen, was insbesondere nachteilig ist, wenn das Fasermaterial im fertigen Werkstück sichtbar ist, etwa bei Sichtcarbonmaterial. Zudem birgt das Beschriften mit berührenden farbauftragenden Werkzeugen die Gefahr des Verziehens des Fasermaterials. Gleiches gilt auch für das Bekleben mit Markierungen oder Kennzeichnungen bzw. deren Ablösen.A further disadvantage of the methods according to the prior art is that blanks cannot be labeled, identified or marked, or only with difficulty. Writing on the fiber material can impair the appearance of the finished workpiece, which is particularly disadvantageous if the fiber material is visible in the finished workpiece, for example visible carbon material. In addition, writing with touching paint-applying tools harbors the risk of warping the fiber material. The same also applies to the sticking of markings or identifications or their removal.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Verarbeitung von Fasermaterial zu faserverstärkten Bauteilen einfacher und effektiver zu gestalten.The object of the invention is to make the processing of fiber material into fiber-reinforced components simpler and more effective.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Vormaterials für faserverstärkte Werkstücke nach Anspruch 1.The invention relates to a method for producing a starting material for fiber-reinforced workpieces according to
Erfindungsgemäß ist das Fasermaterial oberflächlich mit einem Fixiermaterial verbunden, sodass Fasern in dem Fasermaterial durch das Fixiermaterial im Kontaktbereich zwischen dem Fasermaterial und dem Fixiermaterial zueinander fixiert sind.According to the invention, the fiber material is superficially connected to a fixing material, so that fibers in the fiber material are fixed to one another by the fixing material in the contact area between the fiber material and the fixing material.
Das Fixiermaterial ist bevorzugt ein dünnes, flächiges Material, welches insbesondere eine solche Flexibilität seiner Form aufweist, dass es sich an die Oberflächenform in üblichen Formen zur Herstellung von faserverstärkten Werkstücken anschmiegen kann. Dabei kann es an kritischen Stellen eingeschnitten sein, um sich an stärkere Wölbungen anschmiegen zu können. Vorzugsweise ist das Fixiermaterial eine Kunststofffolie. Denkbar ist jedoch auch, eine Metallfolie, Papier oder ein papierartiges Material oder flächiges Gummi oder gummiartiges Material zu benutzen. Ein Vorteil von Gummi oder einem Gummimaterial ist, dass es wiederverwendet werden kann. Dazu kann es gegebenenfalls neu mit Verbindungsmaterial beschichtet werden. Weiter ist denkbar, ein Textilmaterial zu verwenden, in welchem die Fasern besser zueinander fixiert sind als in dem Fasermaterial, sodass Fasern des Fasermaterials über das Textilmaterial in stärkerem Ausmaß zueinander fixiert werden können. Auch ein solches Textilmaterial kann den Vorteil haben, dass es unter Umständen wiederverwendet werden kann. Wenn zugeschnittenes Material weiterverarbeitet wird, ist es denkbar, die Form des Zuschnitts durch Fixiermaterial mit entsprechender Außenkontur auf das Fasermaterial zu übertragen. Es kann dann am Rand des Fixiermaterials entlang geschnitten werden. Obwohl Gummi oder gummiartiges Material und möglicherweise auch ein als Fixiermaterial verwendetes Textilmaterial oder eine Kunststofffolie sich in der Fläche verziehen kann, geschieht das Verziehen des Fasermaterials mit Fixierung durch eines der vorgenannten Materialien erheblich gleichmäßiger als bei einem herkömmlichen, nicht fixierten Fasermaterial. Somit kann beispielsweise ein später folgender Tränkvorgang mit einem viskosen Harz gleichmäßiger ablaufen.The fixing material is preferably a thin, flat material which, in particular, has such flexibility in terms of its shape that it can conform to the surface shape in conventional molds for the production of fiber-reinforced workpieces. It can be cut at critical points in order to be able to cling to stronger curvatures. The fixing material is preferably a plastic film. However, it is also conceivable to use a metal foil, paper or a paper-like material or flat rubber or rubber-like material. An advantage of rubber or a rubber material is that it can be reused. For this purpose, it can be re-coated with connecting material if necessary. It is also conceivable to use a textile material in which the fibers are fixed to one another better than in the fibrous material, so that fibers of the fibrous material can be fixed to one another to a greater extent via the textile material. Such a textile material can also have the advantage that it can be reused under certain circumstances. If cut material is processed further, it is conceivable to transfer the shape of the cut to the fiber material using fixing material with a corresponding outer contour. It can then be cut along the edge of the fixing material. Although rubber or rubber-like material and possibly also a textile material or a plastic film used as a fixing material can warp in the surface, the warping of the fibrous material with fixation by one of the aforementioned materials occurs considerably more evenly than with a conventional, non-fixed fibrous material. Thus, for example, a subsequent impregnation process with a viscous resin can proceed more evenly.
Das Fasermaterial umfasst Materialien zur Verstärkung von Werkstücken aus Verbundwerkstoff, beispielsweise Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Glasfasern, Kevlarfasern, Naturfasern, oder kann ein Mischtextil aus den vorgenannten Faserarten, insbesondere aus Kohlenstofffasern und Glasfasern, sein. Grundsätzlich kann das Fasermaterial beliebige langgestreckte Verstärkungsmaterialien umfassen, zum Beispiel auch Drähte.The fiber material includes materials for reinforcing workpieces made of composite material, for example aramid fibers, carbon fibers, glass fibers, Kevlar fibers, natural fibers, or can be a mixed textile made from the aforementioned fiber types, in particular from carbon fibers and glass fibers. In principle, the fiber material can include any elongated reinforcement material, including wires, for example.
Die Idee hinter der Erfindung ist, zu ermöglichen, für die Produktion von Bauteilen vorgefertigte, lagerbare Zuschnitte aus Fasermaterial vorab herzustellen und dazu die Fasern des Fasermaterials an dessen Kontaktfläche mit dem Fixiermaterial zueinander zu fixieren. Besonders bevorzugt werden nur Faserabschnitte direkt an der Oberfläche des Fasermaterials fixiert. Dies kann ein Verziehen des Fasermaterials selbst dann verhindern, wenn es gewölbt wird. Zudem kann die Kaschierung mit dem Fixiermaterial das Fasermaterial vor Verschmutzung und Feuchtigkeit von der Seite des Fixiermaterial her bewahren. So ist es möglich, Zuschnitte aus dem erfindungsgemäßen Vormaterial zu stapeln, zum Beispiel zum Lagern, was nach dem Stand der Technik nur mit großem Aufwand oder unmöglich ist, da insbesondere bei Werkstücken mit einer Sichtcarbonoberfläche die Anforderungen an die Verzugsfreiheit des Fasermaterials, besonders von Geweben, sehr hoch sind. Das erfindungsgemäße Vormaterial nimmt dagegen beim Stapeln keinen Schaden und muss auch nicht besonders vorsichtig behandelt werden. Es ist auch denkbar, Zuschnitte aus dem Vormaterial aufzurollen oder vorzugsweise ohne scharfe Radien oder Knicke zusammenzufalten und als Rollen oder gefaltete Materialpakete zu lagern. Beispielsweise können solche Rollen oder Materialpakete verpackt werden um die Zuschnitte ringsum von Verschmutzungen, Feuchtigkeit und Staubbelastung freizuhalten, zum Beispiel in Kisten.The idea behind the invention is to make it possible to produce prefabricated, storable blanks from fiber material in advance for the production of components and to fix the fibers of the fiber material to one another at their contact surface with the fixing material. Particular preference is given to only fixing fiber sections directly to the surface of the fiber material. This can prevent the fiber material from being warped even if it is buckled. In addition, the lamination with the fixing material can protect the fiber material from dirt and moisture from the side of the fixing material. It is thus possible to stack blanks made from the starting material according to the invention, for example for storage, which is only possible with great effort or is impossible according to the prior art, since in particular in the case of workpieces with a visible carbon surface the requirements for the freedom from distortion of the fiber material, especially fabrics , are very high. The starting material according to the invention, on the other hand, is not damaged when stacked and also does not have to be handled particularly carefully. It is also conceivable to roll up blanks from the starting material or, preferably, to fold them together without sharp radii or kinks and to store them as rolls or folded bundles of material. For example, such rolls or bundles of material can be packaged in order to keep the blanks free from dirt, moisture and dust, for example in boxes.
Ein weiterer Vorteil ist, dass sich das erfindungsgemäße Vormaterial auf einem üblichen CNC-Schneidplotter aufgrund seiner besseren Stabilität besser schneiden lässt. Die Schneidmesser müssen weniger scharf sein entsprechend auch seltener geschliffen werden, was die Produktivität steigert. Zudem wird die Formgenauigkeit der Zuschnitte gesteigert.A further advantage is that the starting material according to the invention can be better cut on a conventional CNC cutting plotter due to its better stability. The cutting knives need to be less sharp, which means they need to be ground less often, which increases productivity. In addition, the dimensional accuracy of the blanks is increased.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Vormaterials ist, dass sich ein Zuschnitt aus dem erfindungsgemäßen Vormaterial besser in eine Form zur Herstellung eines faserverstärkten Werkstücks einlegen lässt, weil der Rand des Zuschnitts im Vergleich zu herkömmlichem, nicht stabilisiertem Fasermaterial eine bessere Stabilität aufweist. Es ist daher einfacher möglich, den Rand des Fasermaterials mit hoher Genauigkeit am Rand der Form zu positionieren. Dies kann besonders für Werkstücke mit eingebetteten Sichtfasern ein erheblicher Vorteil sein. Gegenüber manchen herkömmlichen Arbeitsprozessen kann ein Arbeitsschritt des Abschneidens von überstehendem Fasermaterial eingespart werden.A further advantage of the starting material according to the invention is that a blank made from the starting material according to the invention can be better inserted into a mold for producing a fiber-reinforced workpiece because the edge of the blank has better stability than conventional, non-stabilized fiber material. It is therefore more easily possible to position the edge of the fiber material on the edge of the mold with high accuracy. This can be a significant advantage, especially for workpieces with embedded visible fibers. Compared to some conventional work processes, one work step of cutting off protruding fiber material can be saved.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.The subclaims relate to preferred embodiments of the invention.
In einer Ausführungsform ist auf einer Fläche der Fixiermaterials ein Verbindungsmaterial zum Verbinden mit dem Fasermaterial vor dem Verbinden mit dem Fasermaterial angeordnet. Das Verbindungsmaterial hat vorzugsweise eine adhäsive Wirkung. Besonders bevorzugt ist es als eine Folie mit einer Beschichtung aus Haftklebstoff ausgeführt.In one embodiment, a bonding material for bonding to the fibrous material prior to bonding to the fibrous material is disposed on a surface of the fixing material. The connecting material preferably has an adhesive effect. It is particularly preferably designed as a film with a coating of pressure-sensitive adhesive.
Als Alternative zu einem Klebstoff ist ein anderer Wirkmechanismus denkbar, bei dem ein zähflüssiges oder pastöses Verbindungsmaterial verwendet wird, das oberflächliche Faserabschnitte des Fasermaterials umschließen kann, um sie zu fixieren, wobei es zugleich die Oberfläche des Fixiermaterial benetzt oder dieses zumindest oberflächlich durchtränkt, wobei es vorzugsweise in einer Tiefe von maximal 2 mm in das Fasermaterial eindringen kann.As an alternative to an adhesive, another mechanism of action is conceivable, in which a viscous or pasty connecting material is used, which can enclose superficial fiber sections of the fiber material in order to fix them, while at the same time wetting the surface of the fixing material or at least superficially soaking it, whereby it can preferably penetrate into the fiber material to a maximum depth of 2 mm.
Es ist zusätzlich oder alternativ möglich, das Verbindungsmaterial auf das Fasermaterial aufzubringen, bevor das Fixiermaterial auf das Fasermaterial aufgebracht wird. Weiter ist denkbar, das Verbindungsmaterial im Herstellprozess des Vormaterials an der Stelle zwischen das Fasermaterial und das Fixiermaterial einzubringen, an dem die beiden Materialien im Verbindungsprozess zusammenlaufen, oder gegen die Materialflussrichtung in der Nähe davon.It is additionally or alternatively possible to apply the connecting material to the fiber material before the fixing material is applied to the fiber material. It is also conceivable to introduce the connecting material in the manufacturing process of the primary material at the point between the fiber material and the fixing material at which the two materials converge in the connecting process, or against the direction of material flow in the vicinity.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Fixiermaterial im mit Harz getränkten und ausgehärteten Zustand des Fasermaterials von dem Fasermaterial ablösbar.In a further embodiment, the fixing material can be detached from the fiber material in the resin-impregnated and cured state of the fiber material.
In vielen Fällen wäre es störend, wenn das Fixiermaterial auf dem fertigen Werkstück verbliebe. Deshalb hat das Verbindungsmaterial zwischen dem Fixiermaterial und dem Fasermaterial bevorzugt die Eigenschaft, dass es am fertigen Werkstück so wenig befestigungswirksam ist, dass das Fixiermaterial von dem Werkstück entfernt werden kann. Bevorzugt bleibt dabei nur wenig oder kein Verbindungsmaterial an dem Werkstück zurück.In many cases it would be annoying if the fixing material remained on the finished workpiece. Therefore, the bonding material between the fixing material and the fibrous material preferably has the property that it has so little fixing effect on the finished workpiece that the fixing material can be removed from the workpiece. In this case, preferably little or no connecting material remains on the workpiece.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Verbindungsmaterial in einem Harz, welches zum Tränken des Fasermaterials und zum Aushärten geeignet ist, auflösbar. Dadurch kann das Fixiermaterial nach dem Tränken und insbesondere nach dem Aushärten leicht von dem Werkstück entfernt werden.In a further embodiment, the connecting material can be dissolved in a resin which is suitable for impregnating the fiber material and for curing. As a result, the fixing material can be easily removed from the workpiece after it has been impregnated and, in particular, after it has hardened.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Verbindungsmaterial dazu eingerichtet, eine stärkere Verbindung zu dem Werkstück als zu dem Fixiermaterial zu entwickeln. Insbesondere kann dies beim Aushärten stattfinden, so dass das Fixiermaterial ohne Verbindungsmaterial von dem Werkstück entfernbar ist.In an alternative embodiment, the bonding material is configured to develop a stronger bond to the workpiece than to the fixing material. In particular, this can take place during curing, so that the fixing material can be removed from the workpiece without connecting material.
In einer weiteren Alternative ist das Verbindungsmaterial dazu eingerichtet, durch den Aushärtungsprozess, insbesondere durch eine erhöhte Temperatur oder erhöhten Druck, seine Befestigungswirkung zu verlieren. Beispielsweise kann dadurch eine Materialveränderung des Verbindungsmaterials bewirkt werden. Dadurch kann das Fixiermaterial von dem Werkstück abgelöst werden.In a further alternative, the connecting material is designed to lose its fastening effect as a result of the curing process, in particular as a result of an increased temperature or increased pressure. For example, this can bring about a change in the material of the connection material. As a result, the fixing material can be detached from the workpiece.
Vorzugsweise lässt sich das Fixiermaterial nach dem Tränken, insbesondere nach dem Auflösen des Verbindungsmaterials in dem Harz, und insbesondere nach dem Aushärten von dem Werkstück abziehen. Ein besonderer Vorteil eines Verbindungsmaterials, das sich in dem Harz auflöst, ist, dass die Verbindungswirkung schon beim Tränken wegfällt. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich das Verbindungsmaterial in dem Harz verteilt und nicht an der Oberfläche des Werkstücks verbleibt.The fixing material can preferably be pulled off the workpiece after it has been impregnated, in particular after the connecting material has dissolved in the resin, and in particular after it has hardened. A particular advantage of a connecting material that dissolves in the resin is that the connecting effect is lost as soon as it is impregnated. Another benefit is that the bonding material disperses throughout the resin and does not remain on the surface of the workpiece.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Vormaterial oder ein daraus zugeschnittener Zuschnitt auf der außenliegenden Seite des Fixiermaterials markiert, gekennzeichnet, bedruckt oder beschriftet.In a further embodiment, the primary material or a blank cut from it is marked, labeled, printed or inscribed on the outside of the fixing material.
Das erfindungsgemäße Vormaterial hat den Vorteil, dass das Fixiermaterial verhindert, dass sich das Fasermaterial beim Beschriften oder Markieren mit einem berührenden Farbauftragungswerkzeug oder beim Bekleben mit Markierungen oder Kennzeichnungen bzw. bei deren Ablösen nicht verzieht. Falls das Fixiermaterial im Verlauf des Herstellens des Werkstücks wieder von dem Fasermaterial abgelöst wird, werden damit zugleich auch Beschriftungen, Kennzeichnungen und/oder Markierungen entfernt. Dies ist für ästhetische Aspekte des Werkstücks vorteilhaft. Denkbar ist jedoch auch, dass Fasermaterial zu beschriften, mit Markierungen oder Aufklebern zu versehen oder zu bedrucken, was durch die Fixierung ohne Verzug möglich ist. Das Beschriften mit Hersteller- oder Materialangaben erleichtert zum Beispiel die Zuordnung eines Zuschnitts zu einem Produktionsvorgang oder zu einem Lager.The starting material according to the invention has the advantage that the fixing material prevents the fiber material from warping when inscribing or marking with a touching paint application tool or when sticking markings or identifications or when they are detached. If the fixing material is detached again from the fiber material in the course of manufacturing the workpiece, inscriptions, identifications and/or markings are also removed at the same time. This is beneficial for aesthetic aspects of the workpiece. However, it is also conceivable to write on the fiber material, to provide it with markings or stickers or to print it, which is possible without delay due to the fixation. Labeling with manufacturer or material information makes it easier, for example, to allocate a blank to a production process or to a warehouse.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Vormaterials für faserverstärkte Werkstücke nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen. Dabei wird das Vormaterial auf Basis eines Fasermaterials hergestellt.In a further aspect of the invention, a method for producing a starting material for fiber-reinforced workpieces according to one of the embodiments described above is proposed. The starting material is manufactured on the basis of a fiber material.
In unverarbeitetem Zustand des Vormaterials ist das Fasermaterial in einem harzfrei imprägnierten Zustand. Das Fasermaterial wird oberflächlich mit einem Fixiermaterial verbunden, sodass Fasern in dem Fasermaterial im Kontaktbereich zwischen dem Fasermaterial und dem Fixiermaterial durch das Fixiermaterial zueinander fixiert werden. Insbesondere werden Faserabschnitte in dem Fasermaterial verbunden die auf der Seite des Fixiermaterials an der oder nahe der Oberfläche des Fasermaterials angeordnet sind.In the unprocessed state of the primary material, the fiber material is in a resin-free, impregnated state. The fiber material is superficial with connected to a fixing material, so that fibers in the fiber material are fixed to one another by the fixing material in the contact area between the fiber material and the fixing material. In particular, fiber sections are connected in the fiber material which are arranged on the side of the fixing material at or near the surface of the fiber material.
Die Vorteile des Vormaterials sind bereits oben beschrieben. Durch die Herstellung des Vormaterials werden dieselben Vorteile erreicht. Nach dem Herstellen kann das Vormaterial aufgerollt oder vorzugsweise mit nicht zu kleinen Umfaltradien zusammengelegt werden, wobei das Vormaterial dadurch keinen Schaden nimmt.The advantages of the primary material have already been described above. The same advantages are achieved through the production of the primary material. After production, the primary material can be rolled up or, preferably, folded together with folding radii that are not too small, with the primary material not being damaged as a result.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist vor dem Fixieren des Fasermaterials auf einer Fläche des Fixiermaterials oder einer Fläche des Fasermaterials ein Verbindungsmaterial zum Fixieren des Fasermaterials angeordnet, oder das Verbindungsmaterial wird beim Zusammenführen des Fasermaterials und des Fixiermaterials auf das Fasermaterial oder das Fixiermaterial oder auf beide aufgebracht. Vorzugsweise hat das Verbindungsmaterial eine adhäsive Wirkung und ist besonders bevorzugt als eine Folie mit einer Beschichtung mit Haftklebstoff ausgeführt. Die Vorteile dieser Ausführungsform sind oben beschrieben.In one embodiment of the method, before the fiber material is fixed, a connecting material for fixing the fiber material is arranged on a surface of the fixing material or a surface of the fiber material, or the connecting material is applied to the fiber material or the fixing material or to both when the fiber material and the fixing material are brought together . The connecting material preferably has an adhesive effect and is particularly preferably designed as a film with a coating of pressure-sensitive adhesive. The advantages of this embodiment are described above.
In einer weiteren Ausführungsform werden das Fasermaterial und das Fixiermaterial flächig zusammengeführt. Nach dem Zusammenführen werden das Fasermaterial und des Fixiermaterials miteinander verpresst. Insbesondere werden dazu wenigstens eine und bevorzugt zwei Pressrollen verwendet. Die beiden Pressrollen liegen einander in Bezug auf das Fasermaterial und das Fixiermaterial gegen. Beim Verpressen werden das Fasermaterial und das Fixiermaterial zwischen den Pressrollen hindurchgeführt. Das Verpressen verbessert die oberflächliche Verbindung im Kontaktbereich zwischen dem Fasermaterial und dem Fixiermaterial.In a further embodiment, the fiber material and the fixing material are brought together over the entire surface. After being brought together, the fiber material and the fixing material are pressed together. In particular, at least one and preferably two press rollers are used for this purpose. The two press rollers oppose each other with respect to the fiber material and the fixing material. During pressing, the fiber material and the fixing material are fed between the press rollers. The pressing improves the surface connection in the contact area between the fiber material and the fixing material.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Zusammenführen von Fasermaterial und Fixiermaterial auf einem Tisch durchgeführt wird, wobei der Tisch bevorzugt als Vakuumtisch ausgeführt ist, der auf seiner oberen Oberfläche liegendes Fasermaterial und/oder Fixiermaterial ansaugt.In a further embodiment, the fiber material and fixing material are brought together on a table, the table preferably being designed as a vacuum table which sucks in fiber material and/or fixing material lying on its upper surface.
Vakuumtische sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Vorzugsweise wird ein spezieller Vakuumtisch für die Verarbeitung von Faser- oder Textilmaterialien eingesetzt. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein faltenfreies Aufeinanderlegen des Fasermaterials und des Fixiermaterials erreicht werden. Dabei kann zuerst das Fasermaterial auf den Vakuumtisch gelegt und danach das Fixiermaterial darauf positioniert werden. Dann wird das Fixiermaterial durch das Fasermaterial hindurch von dem Vakuum angesaugt und erzeugt ein Andrücken des Fixiermaterials an das Fasermaterial. Vorzugsweise wird jedoch zuerst das Fixiermaterial auf den Vakuumtisch gelegt. Ein Vorteil davon ist, dass das Fixiermaterial faltenfrei ausgebreitet bleibt, während es von dem Vakuum angesaugt wird. Da das Fixiermaterial häufig dünner als das Fasermaterial ist, neigt das Fixiermaterial tendenziell eher zur Faltenbildung, so dass dessen Faltenfreiheit ein größerer Vorteil als das Andrücken des Fixiermaterials an das Fasermaterial durch das Vakuum sein kann. Auf das faltenfreie Fixiermaterial kann dann das Fasermaterial aufgelegt werden.Vacuum tables are well known in the prior art. A special vacuum table is preferably used for processing fiber or textile materials. In this way, a wrinkle-free laying of the fiber material and the fixing material can advantageously be achieved. First the fiber material can be placed on the vacuum table and then the fixing material can be positioned on it. The fixing material is then sucked in by the vacuum through the fiber material and causes the fixing material to be pressed against the fiber material. However, the fusing material is preferably placed on the vacuum table first. An advantage of this is that the fixing material remains spread out without wrinkles while it is sucked in by the vacuum. Since the fixing material is often thinner than the fibrous material, the fixing material tends to wrinkle, so that its freedom from creases can be a greater advantage than the vacuum pressing the fixing material onto the fibrous material. The fiber material can then be placed on the crease-free fixing material.
Vorzugsweise werden das Fasermaterial und/oder das Fixiermaterial von einer Rolle abgerollt, um es auf dem Tisch zu positionieren. Dies ermöglicht ein gleichmäßiges und faltenfreies Auflegen.The fiber material and/or the fixing material are preferably unwound from a roll in order to position it on the table. This enables an even and wrinkle-free laying.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Herstellvorrichtung zum Herstellen eines Vorprodukts gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen. Die Herstellvorrichtung ist zum Zusammenführen von einem Fasermaterial und einem Fixiermaterial eingerichtet. Vorzugsweise weist die Herstellvorrichtung zusätzlich einen Vakuumtisch für das Zusammenführen und/oder eine Verpresseinrichtung zum Verpressen des Fasermaterials und des Fixiermaterials miteinander auf.In a further aspect of the invention, a manufacturing device for manufacturing a preliminary product according to one of the embodiments described above is proposed. The production device is set up for bringing together a fiber material and a fixing material. Preferably, the production device additionally has a vacuum table for bringing the fiber material and the fixing material together and/or a pressing device for pressing them together.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Handhaben eines Vorprodukts gemäß einer der obenstehend beschriebenen Ausführungsformen oder eines Vorprodukts, das gemäß einer der obenstehenden Herstellverfahren hergestellt ist, vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird das Vorprodukt aufgerollt oder mit einem derart großen Umfaltradius zusammengelegt, dass das Vorprodukt nicht geschädigt wird.In a further aspect of the invention, a method for handling a preliminary product according to one of the embodiments described above or a preliminary product that is produced according to one of the above production methods is proposed. In the process, the preliminary product is rolled up or folded with such a large folding radius that the preliminary product is not damaged.
Ein Vorteil davon ist, dass Vorprodukte, die insbesondere zugeschnitten sind, beim Weitertransport und/oder bei der Lagerung erheblich weniger Fläche benötigen. Zur Weiterverarbeitung können die Vorprodukte wieder ausgebreitet werden, ohne am Aufrollen bzw. Zusammenlegen und Ausbreiten Schaden zu nehmen. Insbesondere tritt kein Verzug und vorzugsweise auch kein ungleichmäßiges Tränken auf.One advantage of this is that pre-products that are particularly cut to size require significantly less space for further transport and/or storage. The pre-products can be spread out again for further processing without being damaged by being rolled up or folded and spread out. In particular, there is no distortion and preferably also no uneven impregnation.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Lagern von Vormaterial gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder aus Vorprodukten, die gemäß einem der vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt sind, oder Zuschnitten daraus, vorgeschlagen. Solche Vorprodukte oder daraus zugeschnittene Zuschnitte werden gemäß dem Verfahren gestapelt oder nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren aufgerollt oder zusammengelegt.In a further aspect of the invention, a method for storing primary material according to one of the embodiments described above or from primary products that are produced according to one of the methods described above, or blanks thereof, is proposed. Such pre-products or products cut from them Blanks are stacked according to the method or rolled up or collapsed according to the method described above.
Dies hat den Vorteil, dass so für eine Produktion von faserverstärkten Werkstücken das Verstärkungsmaterial vorproduziert und mit wenig Aufwand sowie beschädigungsfrei gelagert werden kann. Dies wird ermöglicht, indem das Vormaterial unaufwendig verzugsarm oder verzugsfrei gehandhabt werden kann.This has the advantage that the reinforcement material for the production of fiber-reinforced workpieces can be pre-produced and stored with little effort and without damage. This is made possible by the fact that the input material can be handled with minimal or no distortion.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Zuschneiden eines Zuschnitts vorgeschlagen. Dabei wird der Zuschnitt aus einem Vormaterial gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen oder aus einem Vormaterial, das gemäß einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist, zugeschnitten. Hierbei kommt insbesondere eine herkömmliche Zuschneideeinrichtung zum Einsatz kommt und/oder es werden besonders bevorzugt mehrere übereinandergelegte Vorprodukte geschnitten.In a further aspect of the invention, a method for cutting a blank is proposed. In this case, the blank is cut from a starting material according to one of the embodiments described above or from a starting material that is produced according to one of the methods described above. Here, in particular, a conventional cutting device is used and/or several pre-products placed one on top of the other are particularly preferably cut.
Das Zuschneiden eines Zuschnitts aus dem Vorprodukt ist erheblich vereinfacht, weil die Fasern des Fasermaterials zueinander fixiert sind und dem Schnitt weniger ausweichen. Ein großer Vorteil davon ist, dass sich sauberere Schnittkanten ergeben. Es ist auch möglich, weniger scharfe Werkzeuge zu verwenden, was weniger Pausen zum Nachschärfen oder auswechseln zur Folge hat. Außerdem ergibt sich eine höhere Genauigkeit der Abmessungen des Zuschnitts, so dass die Passgenauigkeit des Zuschnitts in der Form zur Herstellung eines Werkstücks ebenfalls besser ist. Das Fixiermaterial wird beim Zuschneiden ebenfalls geschnitten, es sei denn, es wurde Fixiermaterial mit einer Außenkontur wie die des Zuschnitts auf das Fasermaterial aufgebracht. Durch die bessere Schneidbarkeit und insbesondere durch die Möglichkeit, das Vormaterial verzugsfrei zu stapeln und mehrere Lagen zugleich zu schneiden, wird das Zuschneiden erheblich effektiviert. Durch die bessere Präzision und die bessere Kantenqualität können so geschnittene Zuschnitte besser in Formen eingepasst werden, was das Einlegen erheblich beschleunigt. Dadurch kann insgesamt schneller laminiert werden. Vorteilhafterweise haben die Zuschnitte genauer die Größe, die sie gemäß maßvorgebender CAD-Modelle haben sollen.The cutting of a blank from the preliminary product is considerably simplified because the fibers of the fiber material are fixed to one another and are less likely to deviate from the cut. A big advantage of this is that the cut edges are cleaner. It is also possible to use less sharp tools, resulting in fewer breaks for resharpening or changing out. In addition, the accuracy of the dimensions of the blank is higher, so that the accuracy of fit of the blank in the mold for producing a workpiece is also better. The fixing material is also cut during cutting, unless fixing material with an outer contour like that of the blank was applied to the fiber material. Due to the better cuttability and in particular due to the possibility of stacking the raw material without distortion and cutting several layers at the same time, the cutting is considerably more effective. Due to the better precision and the better edge quality, blanks cut in this way can be better fitted into molds, which significantly speeds up insertion. This means that laminating can take place more quickly overall. Advantageously, the blanks are more precisely the size they are supposed to be according to dimensional CAD models.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Auflegen eines Zuschnitts auf eine Form zur Herstellung eines faserverstärkten Werkstücks oder zum Einlegen in eine solche Form vorgeschlagen. Bei dem Verfahren ist der Zuschnitt aus einem Vorprodukt gemäß einer in der oben beschriebenen Ausführungsformen oder aus einem Vormaterial, das mit einem der oben beschriebenen Herstellverfahren hergestellt ist, zugeschnitten. Auf dem Fixiermaterial ist zumindest eine Markierung zur Ausrichtung des Zuschnitts in der Form angeordnet. Anhand der Markierung wird der Zuschnitt in der Form ausgerichtet.A further aspect of the invention proposes a method for placing a blank on a mold for producing a fiber-reinforced workpiece or for placing it in such a mold. In the method, the blank is cut from a preliminary product according to one of the embodiments described above or from a preliminary material that is produced using one of the production methods described above. At least one marking for aligning the blank in the mold is arranged on the fixing material. The blank is aligned in the mold using the marking.
Da das Fixiermaterial das Markieren, Kennzeichnen, Bedrucken und Beschriften ermöglicht, kann dies beim Ausrichten von Zuschnitten in einer Form besonders vorteilhaft genutzt werden. Das Ausrichten eines Zuschnitts in Bezug auf eine Form kann dadurch schneller und präziser erfolgen.Since the fixing material enables marking, identification, printing and labeling, this can be used to particular advantage when aligning blanks in a mould. This means that aligning a blank in relation to a shape can be done more quickly and precisely.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks aus faserverstärktem Verbundwerkstoff vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird ein Vormaterial gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendet oder ein Vormaterial verwendet, das gemäß einem der vorstehend beschriebenen Herstellverfahren hergestellt ist. Insbesondere ist das Vormaterial bei der Durchführung von wenigstens einem der vorstehend beschriebenen Verfahren zum Handhaben eines Zuschnitts, zum Lagern von Zuschnitten, zum Zuschneiden eines Zuschnitts und/oder zum Auf- oder Einlegen eines Zuschnitts auf oder in eine Form verwendet worden. Gemäß dem Verfahren wird das Vormaterial oder ein Zuschnitt vor dem Tränken mit einem Harz getränkt und das Harz ausgehärtet. Vorzugsweise wird nach dem Aushärten das Fixiermaterial von dem hergestellten Werkstück abgezogen.In a further aspect of the invention, a method for producing a workpiece made of fiber-reinforced composite material is proposed. In the method, a starting material is used according to one of the embodiments described above or a starting material is used which is produced according to one of the production methods described above. In particular, the starting material has been used in carrying out at least one of the methods described above for handling a blank, storing blanks, cutting a blank and/or placing a blank on or in a mold. According to the method, the starting material or a blank is impregnated with a resin before impregnation and the resin is cured. After curing, the fixing material is preferably removed from the workpiece that has been produced.
Durch die Fixierung der Fasern in dem Fasermaterial des Vormaterials bzw. Zuschnitt zueinander kommt es nicht zur Verdichtung oder Auflockerung des Fasermaterial an einzelnen Stellen in dem Vormaterial bzw. Zuschnitt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das Fasermaterial gleichmäßiger getränkt wird. Dies wiederum beschleunigt den Tränkvorgang und liefert eine gleichmäßigere Festigkeit des hergestellten Werkstücks.By fixing the fibers in the fiber material of the preliminary material or blank to one another, there is no compression or loosening of the fiber material at individual points in the preliminary material or blank. In this way it can be achieved that the fiber material is impregnated more evenly. This in turn speeds up the impregnation process and provides a more consistent strength of the finished workpiece.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Werkstück aus Verbundwerkstoff vorgeschlagen. Das Werkstück ist nach dem Verfahren der zwei vorangehenden Absätze hergestellt. Die Vorteile der Erfindung spiegeln in sich im günstigeren Preis und in der Qualität des Werkstücks wider. Durch die bessere Schneidbarkeit des Vormaterials ergeben sich außerdem sauberere Kanten an den Rändern des Fasermaterials. Insbesondere an Anlagestellen zwischen benachbarten Zuschnitten dies ein großer Vorteil. Anwendungen für solche Werkstücke gibt es zum Beispiel im Automobilbau, im Flugzeugbau, den Bootsbau, bei Sportartikeln, zum Beispiel Schläger, in Gehäusen und bei Schutzausrüstung.In a further aspect of the invention, a workpiece made of composite material is proposed. The workpiece is made according to the method of the two previous paragraphs. The advantages of the invention are reflected in the lower price and in the quality of the workpiece. The better cuttability of the primary material also results in cleaner edges at the edges of the fiber material. This is a great advantage, particularly at contact points between adjacent blanks. There are applications for such workpieces, for example, in automobile construction, in aircraft construction, boat construction, in sporting goods, for example rackets, in housings and in protective equipment.
Die Figuren zeigen beispielhaft besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung:
-
1 zeigt schematisch eine Ansicht einer Vorderseite einer bevorzugten Ausführungsform einer Herstellvorrichtung für ein erfindungsgemäßes Vormaterial, -
2 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform aus1 schräg von obenvorn, -
3 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform aus2 schräg von obenhinten, -
4 zeigt schematisch einen Zuschnitt aus dem erfindungsgemäßen Vormaterial in einer Form in einer perspektivischen Ansicht, und -
4A zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der4 .
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1 shows a schematic view of a front side of a preferred embodiment of a production device for a starting material according to the invention, -
2 FIG. 12 schematically shows a perspective view of the embodiment of FIG1 obliquely from above, -
3 FIG. 12 schematically shows a perspective view of the embodiment of FIG2 obliquely from above, -
4 shows schematically a blank from the starting material according to the invention in a mold in a perspective view, and -
4A shows an enlarged section of the4 .
In einer Frontansicht zeigt
Die Herstellvorrichtung 1 führt ein Fasermaterial 14 mit einem Fixiermaterial 13 zusammen. Dazu wird das Fixiermaterial 14 von einer Fixiermaterialrolle 4 über einen Spannmechanismus 41 abgerollt. Die Fixiermaterialrolle 4 dreht dabei in die Drehrichtung D4. Der Spannmechanismus 41 umfasst mehrere Umlenkrollen, von denen stellvertretend drei mit den Bezugszeichen 411 bis 413 bezeichnet sind. Der Spannmechanismus 41 ermöglicht eine gewisse Spannung nach dem Spannmechanismus 41 im Durchlauf des Fixiermaterials 14 durch die Herstellvorrichtung 1. Insbesondere können eine oder mehrere der Umlenkrollen 411 bis 413 einen gewissen Drehwiderstand aufweisen. Mit einem solchen Spannmechanismus 41 kann das Fixiermaterial 14 faltenfrei von der Fixiermaterialrolle 4 abgewickelt werden. Zudem kann der Spannmechanismus 41 über einen Stellmechanismus S4 geschwenkt werden, um ihn zu spannen. Dazu wird vorzugsweise ein Federmechanismus eingesetzt, der nicht explizit dargestellt ist. Mit einem solchen Spannmechanismus 41 kann das Fixiermaterial 14 faltenfrei von der Fixiermaterialrolle 4 abgewickelt werden. Von dem Spannmechanismus 41 läuft das Fixiermaterial 14 weiter zu einer Fixiermaterial-Auflegerolle 42, an welcher das Fixiermaterial 14 umgelenkt und an einen Vakuumtisch 5 angedrückt wird. Die Fixiermaterial-Auflegerolle 42 ist bevorzugt gummiert ausgeführt.The
Der Vakuumtisch 5 ist an eine Vakuumanlage 6 angeschlossen. In der Tischplatte 56 des Vakuumtischs 5 ist eine Vielzahl von Lufteintrittsöffnungen 54 angeordnet, durch die die Vakuumanlage 6 Luft ansaugen bzw. das aufliegende Fixiermaterial 14 in einem gewissen Ausmaß gegen die Tischplatte 56 saugen kann. Dadurch ergibt sich eine Reibung zwischen der Tischplatte 56 des Vakuumtischs 5 und dem Fixiermaterial 14. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform ist der Vakuumtisch 5 als herkömmlicher Tisch ausgeführt. In diesem Fall kommt der Fixiermaterial-Auflegerolle 42 eine stärkere Bedeutung zu, indem diese für die Reibung zwischen dem Fixiermaterial 14 und der Tischplatte 56 sorgt. Dazu kann die Fixiermaterial-Auflegerolle 42 in Normalrichtung zu der Tischplatte 56 eingestellt werden, um das Ausmaß der Reibung zwischen der Fixiermaterials 14 und der Tischplatte 56 einzustellen. Auch in der dargestellten Ausführungsform ist die Position der Fixiermaterial-Auflegerolle 42 in Bezug auf den Vakuumtisch 5 bevorzugt einstellbar. Dadurch kann die Einlaufposition des Fixiermaterials 14 auf den Vakuumtisch 5 und gegebenenfalls die Stärke des Andrückens an die Tischplatte 56 des Vakuumtisch 5 eingestellt werden.The vacuum table 5 is connected to a
Das Fixiermaterial 14 ist vorzugsweise auf der Seite, die beim Aufliegen auf dem Vakuumtisch 5 oben zu liegen kommt, mit einem Haftklebstoff 44 als Verbindungsmaterial beschichtet. Dieser ist durch kleine Punkte auf dieser Seite des Fixiermaterials 14 symbolisiert. Als Fixiermaterial 14 wird bevorzugt eine Kunststofffolie verwendet, zum Beispiel eine Polyethylenfolie, die besonders bevorzugt mit einem Haftklebstoff 44 beschichtet ist.The fixing
Die Herstellvorrichtung 1 umfasst eine Vormaterialrolle 2, auf welche das hergestellte Vormaterial 12 aufgewickelt wird. Die Vormaterialrolle 2 dreht im Betrieb in die Drehrichtung D2. Bevorzugt treibt ihr Drehen die Materialbewegungen in der Herstellvorrichtung 1 an. Dadurch wird auch in der gezeigten Ausführungsform das Fixiermaterial 14 von der Fixiermaterialrolle 4 abgerollt und über den Vakuumtisch 5 gezogen, bis es zusammen mit dem Fasermaterial 13 auf die Vormaterialrolle 2 aufgewickelt wird.The
Das Fasermaterial 13 wird von einer Fasermaterialrolle 3 abgewickelt und oben auf das bereits auf dem Vakuumtisch 5 liegende Fixiermaterial 14 aufgelegt. Dafür wird bevorzugt ein gleichartiger Mechanismus wie für das Fixiermaterial 14 eingesetzt. Dabei wird das Fasermaterial 13 von der Fasermaterialrolle 3 abgewickelt, durchläuft einen Spannmechanismus 31 mit mehreren Spannrollen, von denen drei stellvertretend mit den Bezugsziffern 311 bis 313 bezeichnet sind, und einem Stellmechanismus S3. Der Stellmechanismus S3 kann zur Einstellung der Vorspannung bevorzugt mit einem nicht dargestellten Federmechanismus geschwenkt werden. Mit einem solchen Spannmechanismus 31 kann das Fasermaterial 13 faltenfrei von der Fasermaterialrolle 3 abgewickelt werden. Der Spannmechanismus 31 ermöglicht zudem eine gewisse Spannung nach dem Spannmechanismus 31 im Durchlauf des Fasermaterials 13 durch die Herstellvorrichtung 1. Nach dem Durchlaufen des Spannmechanismus 31 wird das Fasermaterial 13 an einer Fasermaterial-Auflegerolle 32 umgelenkt und dabei oben auf das bereits auf dem Vakuumtisch 5 liegende Fixiermaterial 14 aufgelegt. Die Position der Fasermaterial-Auflegerolle 32 in Bezug auf den Vakuumtisch 5 ist vorzugsweise einstellbar. Dadurch kann die Einlaufposition des Fasermaterials 13 auf den Vakuumtisch 5 und gegebenenfalls die Stärke des Andrückens an das Fixiermaterial 14 eingestellt werden.The
Durch das Zusammenführen des Fixiermaterials 14 und des Fasermaterials 13 tritt der Haftklebstoff 44 mit dem Fasermaterial 13 in Verbindung und verklebt auf diese Weise das Fixiermaterial 14 mit dem Fasermaterial 13 oberflächlich, vorzugsweise wenigstens im Kontaktbereich zwischen dem Fasermaterial 13 und dem Fixiermaterial 14.By bringing the fixing
Im weiteren Verlauf der Herstellung des Vormaterials 12 werden das Fixiermaterial 14 und das Fasermaterial 13, von der Vormaterialrolle 2 angetrieben, gemeinsam weiter über den Vakuumtisch 5 gezogen. Sie gelangen gemeinsam in eine Verpresseinrichtung 7, welche das Fasermaterial 13 mit dem Fixiermaterial 14 intensiver verbindet. Dennoch bleibt diese Verbindung oberflächlich. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Verpresseinrichtung 7 zwei Presswalzen 71 und 72. Die Presswalzen 71 und 72 sind vorzugsweise gummiert ausgeführt. Besonders bevorzugt lässt sich die Vorspannung der Presswalzen 71 und 72 gegeneinander und damit die Stärke des Pressens einstellen, indem deren Drehachsen 711 und 721 aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden.In the further course of the production of the starting
Nach dem Durchlaufen der Verpresseinrichtung läuft das verpresste Vormaterial 12 zu einer Vormaterial-Umlenkrolle 22, an welcher das Vormaterial 12 in Richtung der Vormaterialrolle 2 umgelenkt wird. Dabei hebt es sich von der Tischplatte 56 ab und wird schließlich von der Vormaterialrolle 2 aufgewickelt. Die Vormaterialrolle 2 ist bevorzugt motorisch angetrieben. Es ist jedoch auch denkbar, die Vormaterialrolle 2 mit der Hand anzutreiben, beispielsweise mit einer Kurbel.After passing through the pressing device, the pressed starting
Zusätzlich zeigt die
Weiter ist auf der
Dadurch können die Vormaterialrolle 2, die Fasermaterialrolle 3 und die Fixiermaterialrolle nicht unbeabsichtigt frei drehen. Die Vormaterialrolle 2, die Fasermaterialrolle 3 und die Fixiermaterialrolle 4 sind jeweils mit einer Spannrolle 23, 33 und 43 versehen, die durch die Pneumatikzylinder 26, 36 bzw. 46 eine pneumatisch gesteuerte Bremsfunktion aufweisen können.As a result, the
Auf dem Fixiermaterial 14 ist eine Zuschnittmarkierung 142 angebracht. Eine zugehörige Formmarkierung 92 ist auf der Form 9 an einer Stelle angebracht, die die richtige Lage des Zuschnitts 121 in der Form 9 markiert, wenn die Zuschnittmarkierung 142 mit der Formmarkierung 92 fluchtet. A
Dies erleichtert erheblich das schnelle und zuverlässig richtige Einlegen des Zuschnitts 121 in die Form 9.This makes it considerably easier to quickly and reliably place the blank 121 correctly in the
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|---|---|---|---|
| DE102021006178.0A DE102021006178A1 (en) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | Primary material for a fiber-reinforced workpiece |
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| DE (1) | DE102021006178A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP4477376A3 (en) * | 2023-06-13 | 2025-03-26 | Oliver Mack | Precursor material for producing a fibre-reinforced workpiece |
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2021
- 2021-12-15 DE DE102021006178.0A patent/DE102021006178A1/en active Pending
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