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EP1738005B1 - Verfahren zum herstellen von faserverbund-halbzeugen mittels rundflechttechnik - Google Patents

Verfahren zum herstellen von faserverbund-halbzeugen mittels rundflechttechnik Download PDF

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Publication number
EP1738005B1
EP1738005B1 EP05733313A EP05733313A EP1738005B1 EP 1738005 B1 EP1738005 B1 EP 1738005B1 EP 05733313 A EP05733313 A EP 05733313A EP 05733313 A EP05733313 A EP 05733313A EP 1738005 B1 EP1738005 B1 EP 1738005B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
threads
braiding
partially
braided
supporting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP05733313A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1738005A1 (de
Inventor
Andreas Gessler
Franz Maidl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
EADS Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EADS Deutschland GmbH filed Critical EADS Deutschland GmbH
Publication of EP1738005A1 publication Critical patent/EP1738005A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1738005B1 publication Critical patent/EP1738005B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C1/00—Braid or lace, e.g. pillow-lace; Processes for the manufacture thereof
    • D04C1/02—Braid or lace, e.g. pillow-lace; Processes for the manufacture thereof made from particular materials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing fiber composite semifinished products by means of circular braiding according to the preamble of patent claim 1.
  • a fiber composite semi-finished produced according to the invention is specified in claim 8.
  • the known methods have the disadvantage that the braiding fibers are damaged and weakened by the shearing forces acting on them during braiding or by friction at corresponding crossover points, which is achieved, for example, by a braiding machine with two braiding rings (FIG. DE-C-101 15 935 ) can be reduced.
  • a braiding machine with two braiding rings FIG. DE-C-101 15 935
  • EP 0 628 401 A1 is a method for producing a product, in particular a sports device made of fiber-reinforced thermoplastic resin known, and a corresponding component in which matrix-forming fibers and reinforcing fibers are interwoven or intertwined.
  • the present invention has for its object to provide a method for producing braided fiber composite semi-finished products, in which the fiber damage is reduced and such semi-finished products can be produced with significantly reduced fiber waviness and improved material properties.
  • the invention is based on the round braiding technique in which a braided core is braided with braiding threads which are unwound by means of clutches rotating concentrically around the braid core in different directions characterized in that the clapper one circumferential direction with reinforcing threads and the clapper of the opposite direction of rotation are at least partially equipped with support threads, wherein the support threads are at least partially made of thermoplastic threads.
  • thermoplastic threads which are known to consist of plastics (polyamides, polystyrenes, polyethylenes, polyesters, etc.) and melt when heated above the softening point, can be thermoformed and solidify again after cooling and also have good sliding properties, the friction of the first weaving crosses braids reduced during braiding, since the reinforcing threads slide on the thermoplastic threads friction reduced. This results in a significant reduction of the fiber damage and consequently an improvement in the material properties of the braid result.
  • plastics polyamides, polystyrenes, polyethylenes, polyesters, etc.
  • the support threads which consist at least partially of thelmoplastic threads, hold the reinforcing threads deposited on the fiber core in position, so that at the same time the flexibility of the braiding process with respect to the braided core geometry is ensured.
  • the elastic thermoplastic threads nestle so tightly between the reinforcing threads that they come to lie practically without any gap in parallel and are thus stored almost free of waves. Due to the associated reduced fiber waviness, the positive properties of the reinforcing threads can be optimally utilized, so that the material properties of fiber composite semifinished products produced according to the invention are greatly improved.
  • the braided core is braided several times in succession, each unidirectional reinforcing fiber individual layers are deposited on the braid core.
  • the term "unidirectional" expresses the fact that it is level, not wavy individual layers.
  • This in turn has the advantage that the predictability of the fiber structure produced according to the invention Braids is improved because the mathematical models for unidirectional scrim are applicable.
  • a further advantage consists in that, in the case of a layered braiding of the braided core, before laying down a further single layer, the previously deposited single layer can be fixed by melting the thermoplastic threads. This prevents slipping or shifting in a simple and effective manner.
  • the melting can be carried out for example by local heating or by applying a vacuum tube with subsequent heating. In the latter method, the stored individual layer is compacted accordingly, which further reduces the waviness of the braid.
  • an asymmetric bobbin occupation is possible in which the number of rotating in one direction clapper is not equal to the number of rotating in opposite directions clapper, which ensures a high degree of variation. If, for example, three quarters of the bobbins revolving in one direction with reinforcing threads and one quarter of the bobbins revolving in the opposite direction, with thermoplastic threads, the one and a half times the number of reinforcing threads can be processed in a single layer, so that a 50% increased stacking width is achieved. The achievable core circumference increases to the same extent. This has the advantage that correspondingly smaller and therefore cheaper machines can be used.
  • the reinforcing threads of carbon, glass, aramid and / or Kevlar fibers which are characterized by high tensile and compressive stiffness and high tensile and compressive strength.
  • the support threads dissolve completely or at least partially at temperatures at which the mesh is usually infiltrated.
  • the supporting threads completely or at least partially of Grilon ® filaments or other thermoplastic threads with melting temperatures in the range of infiltration temperature.
  • the support threads may also consist of materials that are only partially melting,
  • Fiber composite semifinished products braided in accordance with the invention are characterized in that they consist of a multiplicity of unidirectional individual layers deposited in layers, wherein each individual layer has interlaced support threads which at least partially consist of thermoplastic threads. It is advantageous that can be addressed by suitable choice of support threads in a simple way to special requirements, so that the support threads are dissolved in the infiltrated mesh either completely or partially.
  • bobbins ie bobbin holders which receive bobbin wefts
  • guideways are two counter-rotating concentric orbits around a braiding core to be braided.
  • the Braiding threads of the clapper rotate in the positive direction of rotation with those of the negative direction of rotation, so that when braiding a three-dimensional braid core, a braid is formed.
  • Fig. 1 shows a simplified representation in side view of the thread guide in the method according to the invention.
  • a robot moves relative to the fixed braiding machine body 2 in the direction of the movement arrow 3, wherein the braided threads 4a, 4b unwind from the bobbins 5a and 5b and after a deflection are deposited on the braiding core 1 on the braiding ring 6 via corresponding crossover at the braiding points.
  • the clappers 5a and 5b have different directions of rotation around the fiber core 1. For reasons of simplified drawing are in Fig. 1 only two of the many other braiding threads 4a, 4b and clapper 5a, 5b shown.
  • the claw 5a are equipped with reinforcing threads 4a made of carbon, glass, aramid and / or Kevlar fibers, and the circulating in opposite direction clapper 5b are with supporting threads 4b, at least partially made of thermoplastic threads (eg Grilon ® - or Polyester threads) consist, equipped.
  • the reinforcing threads 4a shown in solid lines, and the supporting threads 4b are shown in dashed lines.
  • the reinforcing threads 4a are stored wave-free, where they by the support threads 4b are kept in position, so that the flexibility of the braiding process with respect to the core geometry as in conventional braiding techniques is maintained.
  • the fusible, elastic thermoplastic threads containing support threads 4b nestle so tightly between the reinforcing fibers 4a, that this virtually without gap parallel to come lie. In this way, flat, non-wavy individual layers (so-called unidirectional layers) are deposited on the braided core 1, which improves the mathematical predictability of the fiber structure of such braids, since existing theoretical models for unidirectional scrim can be used.
  • each unidirectional individual layers are stored.
  • the braiding can also take place only in one direction of movement, wherein a renewed approach of the braiding threads can be avoided, for example by removing the braid threads in the longitudinal direction of the braided core 1.
  • the previously deposited single layer can be prefixed by brushing the braided thermoplastic threads. This can be done either by local heating or by applying a vacuum tube with subsequent heating. The latter has the advantage that the ripple is further reduced.
  • Fig. 2 schematically shows the thread guide on the braid core 1 in front view in an asymmetric assignment of the clapper.
  • the clappers are in Fig. 2 not shown for reasons of clarity.
  • Three quarters of the clappers run counterclockwise around the braid core 1 and are covered with Verstarkungsfäden 4a.
  • the remaining bobbins, which run in the clockwise direction around the braid core 1, are covered with support threads 4b (shown in dashed lines).
  • support threads 4b shown in dashed lines.
  • Fig. 3 the occupation of the braiding machine for the laying of reinforcing threads and support threads in the ratio 3: 1 in a schematic representation. Every line of Fig. 3 shows the position of the clappers after a quarter turn.
  • the rectangles marked in gray stand for clappers that run counterclockwise around the core of the braid.
  • the rectangles with the crosses stand for clappers that run in a clockwise direction, and the white rectangles stand for empty squares.
  • Figs. 2 and 3 are for illustrative purposes only.
  • braided semifinished fiber composite products according to the invention consist of a multiplicity of unidirectional individual layers deposited in layers, wherein each individual layer has interlaced supporting threads which at least partially consist of thermoplastic threads.
  • supporting threads which have a melting temperature of about 85 ° C, these dissolve during infiltration of the mesh in the matrix system.
  • support threads or support thread compositions can be used, which dissolve only partially when infiltrating the braid.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Braiding, Manufacturing Of Bobbin-Net Or Lace, And Manufacturing Of Nets By Knotting (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Faserverbund-Halbzeugen mittels Rundflechttechnik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein erfindungsgemäß hergestelltes Faserverbund-Halbzeug ist in Patentanspruch 8 angegeben.
  • Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zum Herstellen von rohrförmigen ( DE-A-42 34 979 ) oder dreidimensionalen Geflechte ( US-5630349 ) bekannt. Derartige Rundgeflechte besitzen aufgrund der Tatsache, dass Flechtfasern auf einen Flechtkern aufgewickelt werden, naturgemäß eine sogenannte Leinwand- bzw. Körperbindung. Dies hat eine Welligkeit der Flechtfasern zur Folge, was dazu führt, dass die positiven Eigenschaften der Fasern, nämlich eine hohe Zug- und Drucksteifigkeit bzw. eine hohe Zug- und Druckfestigkeit, in einem mit konventioneller Flechttechnik hergestellten Faserverbundwerkstoff nicht optimal ausgenutzt werden können,
  • Daneben weisen die bekannten Verfahren den Nachteil auf, dass die Flechtfasern durch die während des Flechtens auf sie einwirkenden Scherkräfte bzw. durch Reibung an entsprechenden Überkreuzungsstellen beschädigt und geschwächt werden, was beispielsweise durch eine Flechtmaschine mit zwei, periodische Hubbewegungen ausführenden Flechtringen ( DE-C-101 15 935 ) verringert werden kann. Allerdings besteht auch bei dieser Anordnung weiterhin das Problem der Faserwelligkeit.
  • Aus Druckschrift EP 0 628 401 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Produktes, insbesondere eines Sportgerätes aus faserverstärktem thermoplastischem Harz bekannt, sowie ein entsprechendes Bauteil, bei dem matrixbildende Fasern sowie Verstärkungsfasern verwoben oder verflochten werden.
  • In Druckschrift WO 92/15740 A1 ist ein asymmetrisches Flechten zur Verbesserung faserverstärkter Produkte beschrieben.
  • Aus Druckschrift EP 0 628 401 A1 ist ein so genanntes Prepreg (vorimprägniertes) Material sowie ein Verfahren und ein daraus hergestellter Sportartikel bekannt.
  • Aus der Druckschrift WO 92/15740 ist ein asymmetrisches Flechtverfahren für verbesserte faserverstärkte Produkte bekannt.
  • Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von geflochtenen Faserverbund-Halbzeugen zu schaffen, bei dem die Faserschädigung verringert ist und derartige Halbzeuge mit deutlich verminderter Faserwelligkeit und verbesserten Materialeigenschaften hergestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 8 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung basiert auf der Rundflechttechnik, bei der ein Flechtkern mit Flechtfäden beflochten wird, welche über konzentrisch um den Flechtkern in unterschiedliche Richtung umlaufende Klöppel abgespult werden, und zeichnet sich dadurch aus, dass die Klöppel einer Umlaufrichtung mit Verstärkungsfäden und die Klöppel der entgegengesetzten Umlaufrichtung zumindest teilweise mit Stützfäden bestückt sind, wobei die Stützfäden zumindest teilweise aus Thermoplastfäden bestehen.
  • Durch das Einftechten von Thermoplastfäden, die bekanntlich aus Kunststoffen (Polyamide, Polystyrole, Polyethylene, Polyester etc.) bestehen und bei Erwärmung über den Erweichungspunkt schmelzen, sich warmverformen lassen und nach Abkühlung wieder erstarren und darüber hinaus gute Gleiteigenschaften aufweisen, wird zunächst die Reibung der sich beim Flechten überkreuzenden Flechtfäden reduziert, da die Verstärkungsfäden auf den Thermoplastfäden reibungsvermindert abgleiten. Dies hat eine deutliche Verringerung der Faserschädigung und folglich eine Verbesserung der Materialeigenschaften des Geflechtes zur Folge.
  • Zweckmäßigerweise halten die zumindest teilweise aus Thelmoplastfäden bestehenden Stützfäden die auf dem Faserkern abgelegten Verstärkungsfäden in Position, so dass gleichzeitig die Flexibilität des Flechtprozesses bezüglich der Flechtkemgeometrie gewährleistet ist. Die elastischen Thermoplastfäden schmiegen sich dabei so eng zwischen die Verstärkungsfäden, dass diese praktisch ohne Zwischenraum parallel zu liegen kommen und somit nahezu wellenfrei abgelegt werden. Durch die damit einhergehende reduzierte Faserwelligkeit können die positiven Eigenschaften der Verstärkungsfäden optimal ausgenutzt werden, so dass die Materialeigenschaften erfindungsgemäß hergestellter Faserverbund-Halbzeuge stark verbessert sind.
  • Zweckmäßigerweise wird der Flechtkern mehrmals nacheinander beflochten, wobei jeweils unidirektionale Verstärkungsfaser-Einzellagen auf dem Flechtkern abgelegt werden. Der Begriff "unidirektional" bringt dabei zum Ausdruck, dass es sich um ebene, nicht wellige Einzellagen handelt. Dies hat wiederum den Vorteil, dass die Berechenbarkeit des Faseraufbaus erfindungsgemäß hergestellter Geflechte verbessert ist, da die mathematischen Modelle für unidirektionale Gelege anwendbar sind. Zudem ist die Dicke derartiger Einzellagen im Vergleich zu einem mittels herkömmlicher Flechttechnik hergestelltem Geflecht, d.h. alle Klöppel sind mit Verstärkungsfäden belegt, auf ungefähr die Hälfte reduziert.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einem schichtweisen Beflechten des Flechtkerns vor dem Ablegen einer weiteren Einzellage die zuvor abgelegte Einzellage durch Schmelzen der Thermoplastfäden fixiert werden kann. Dadurch wird auf einfache und effektive Weise ein Verrutschen oder Verschieben verhindert. Das Schmelzen kann beispielsweise durch lokale Erwärmung oder durch Aufbringen eines Vakuumschlauches mit nachfolgender Erwärmung durchgeführt werden. Bei letzterem Verfahren wird die abgelegte Einzellage entsprechend verdichtet, was die Welligkeit des Geflechtes weiter reduziert.
  • Zweckmäßigerweise ist eine asymmetrische Klöppelbesetzung möglich, bei der die Anzahl der in einer Richtung umlaufenden Klöppel ungleich der Anzahl der in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Klöppel ist, was einen hohen Variationsgrad gewährleistet. Belegt man beispielsweise drei Viertel der in eine Richtung umlaufenden Klöppel mit Verstärkungsfäden und ein Viertel der in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Klöppel, mit Thermoplastfäden, kann in einer Einzellage die anderthalbfache Anzahl an Verstärkungsfäden verarbeitet werden, so dass eine um 50 % erhöhte Ablagebreite erreicht wird. Der beflechtbare Kernumfang steigt in gleichem Maße. Dies hat den Vorteil, dass entsprechend kleinere und damit billigere Maschinen verwendet werden können.
  • Typischerweise bestehen die Verstärkungsfäden aus Kohle-, Glas-, Aramid- und/oder Kevlarfasern, die sich durch hohe Zug- und Drucksteifigkeit sowie hohe Zug- und Druckfestigkeit auszeichnen.
  • Erfindungsgemäß lösen sich die Stützfäden bei Temperaturen, bei denen das Geflecht üblicherweise infiltriert wird, ganz oder zumindest teilweise auf. Je nach Anwendungsfall bestehen die Stützfäden ganz oder zumindest teilweise aus Grilon®-Fäden oder anderen Thermoplastfäden mit Schmelztemperaturen im Bereich der Infiltrationstemperatur. Daneben können die Stützfäden auch aus Materialien bestehen, die lediglich teilweise schmelzend sind,
  • Erfindungsgemäß geflochtene Faserverbund-Halbzeuge zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus einer Vielzahl schichtweise abgelegter unidirektionaler Einzellagen bestehen, wobei jede Einzellage eingeflochtene, zumindest teilsweise aus Thermoplastfäden bestehende Stützfäden aufweist. Vorteilhaft ist dabei, dass durch geeignete Wahl der Stützfäden auf einfache Weise auf spezielle Anforderungen eingegangen werden kann, so dass die Stützfäden im infiltrierten Geflecht entweder ganz oder teilweise aufgelöst sind.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig.1
    eine schematische Darstellung der Fadenführung am Flechtkern in Seitenansicht;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung der Fadenführung am Flechtkern in Vorderansicht, und
    Fig. 3
    eine schematische Bersetzung der Flechtmaschine für das Ablegen von Verstärkungsfäden und Stützfäden im Verhältnis von 3:1.
  • Beim Flechtvorgang werden bekanntlich Klöppel, d.h. Spulenhalter, die Flechtfadenspulen aufnehmen, auf Führungsbahnen relativ zueinander bewegt, so dass geflechtbildende Fadenüberkreuzungen entstehen. Beim Rundflechten sind die Führungsbahnen zwei gegenläufige konzentrische Kreisbahnen um einen zu beflechtenden Flechtkem. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die Flechtfäden der Klöppel in positiver Drehrichtung mit denen der negativen Drehrichtung überkreuzen, so dass beim Umflechten eines dreidimensionalen Flechtkerns ein Geflecht entsteht.
  • Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung in Seitenansicht die Fadenführung beim erfindungsgemäßen Verfahren. Beim Flechten wird der Flochtkern 1 in bekannter Weise, beispielsweise mit einem Roboter (nicht dargestellt) relativ zu dem feststehenden Flechtmaschinenrumpf 2 in Richtung des Bewegungspfeils 3 bewegt, wobei sich die Flechtfäden 4a, 4b von den Klöppeln 5a bzw. 5b abspulen und nach einer Umlenkung am Flechtring 6 über entsprechende Überkreuzung an den Flechtpunkten auf dem Flechtkern 1 abgelegt werden. Die Klöppel 5a und 5b weisen dabei unterschiedliche Umlaufrichtungen um den Faserkem 1 auf. Aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung sind in Fig. 1 nur zwei der vielen weiteren Flechtfäden 4a, 4b bzw. Klöppel 5a, 5b dargestellt.
  • Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, sind die Klöppel 5a mit Verstärkungsfäden 4a aus Kohle-, Glas-, Aramid- und/oder Kevlarfasem bestückt, und die in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Klöppel 5b sind mit Stützfäden 4b, die zumindest teilweise aus Thermoplastfäden (z.B. Grilon®- oder Polyesterfäden) bestehen, bestückt. Zur besseren Unterscheidung sind in Fig. 1 die Verstärkungsfäden 4a mit durchgezogenen Linien dargestellt, und die Stützfäden 4b sind gestrichelt eingezeichnet. Auf Grund der guten Gleiteigenschaften der Thermoplastfäden wird die Reibung bei der Umlenkung am Flechtring 6 sowie an Überkreuzungspunkten von Verstärkungsfäden 4a und Stützfäden 4b reduziert, was eine deutliche Abnahme der Faserschädigung zur Folge hat, Zudem werden die Verstärkungsfäden 4a wellenfrei abgelegt, wobei sie durch die Stützfäden 4b in Position gehalten werden, so dass die Flexibilität des Flechtprozesses bezüglich der Kemgeometrie wie bei herkömmlichen Flechttechniken erhalten bleibt. Die schmelzbar, elastische Thermoplastfäden enthaltenden Stützfäden 4b schmiegen sich dabei so eng zwischen die Verstärkungsfasern 4a, dass diese praktisch ohne Zwischenraum parallel zu liegen kommen. Auf diese Weise werden ebene, nicht wellige Einzellagen (sogenannte Unidirektionallagen) auf dem Flechtkern 1 abgelegt, was die mathematische Berechenbarkeit des Faseraufbaus derartiger Geflechte verbessert, da auf bestehende theoretische Modelle für unidirektionale Gelege zurückgegriffen werden kann.
  • Zum Aufbau eines Faserverbund-Halbzeuges wird der Flechfikern 1 mehrmals nacheinander, durch entsprechendes Hin- und Herbewegen des Flechtkernes 1 in Richtung des Bewegungspfeils 3, beflochten, wobei jeweils unidirektionale Einzellagen abgelegt werden. Hier bietet es sich an, den Flechtvorgang sowohl bei der Hin- als auch bei Herbewegung durchzuführen, um einen erneuten Ansatz der Flechtfäden zu vermeiden. Selbstverständlich kann der Flechtvorgang auch nur in einer Bewegungsrichtung erfolgen, wobei ein erneuter Ansatz der Flechtfäden beispielsweise durch Abziehen der Flechtfäden in Längsrichtung des Flechtkerns 1 vermieden werden kann.
  • Alternativ kann vor dem Ablegen einer weiteren Einzellage die zuvor abgelegte Einzellage durch Aufschrnelzen der eingeflochtenen Thermoplastfäden vorfixiert werden. Dies kann entweder durch lokales Erwärmen oder durch Aufbringen eines Vakuumschlauches mit nachfolgender Erwärmung durchgeführt werden. Letzteres hat den Vorteil, dass die Welligkeit weiter reduziert wird.
  • Fig. 2 zeigt schematisch die Fadenführung am Flechtkern 1 in Vorderansicht bei einer asymmetrische Belegung der Klöppel. Die Klöppel sind in Fig. 2 aus Gründen der besseren Übersicht nicht dargestellt. Bei der exemplarischen Anordnung gemäß Fig. 2 laufen drei Viertel der Klöppel in Gegenuhrzeigerrichtung um den Flechtkern 1 und sind mit Verstarkungsfäden 4a belegt. Die restlichen Klöppel, die in Uhrzeigerrichtung um den Flechtkern 1 verlaufen, sind mit Stützfäden 4b (gestrichelt dargestellt) belegt. Auf diese Weise kann die anderthalbfache Anzahl von Verstärkungsfäden 4a in einer unidirektionalen Einzellage verarbeitet werden, was eine um 50 % erhöhte Ablagebreite ermöglicht. Folglich würde sich bei einer derartigen drei Viertel / ein Viertel-Belegung eine 144 Klöppel-Maschine wie eine konventionell betriebene Maschine mit 216 Klöppeln verhalten, so dass eine entsprechend kleinere und damit preiswertere Maschine verwendet werden könnte.
  • Zusätzlich zeigt Fig. 3 die Besetzung der Flechtmaschine für das Ablegen von Verstärkungsfäden und Stützfäden im Verhältnis 3:1 in schematischer Darstellung. Jede Zeile von Fig. 3 zeigt die Position der Klöppel nach einer viertel Drehung. Die grau markierten Rechtecke stehen für Klöppel, die im Gegenuhrzeigersinn um den Flechtkern laufen, Die Rechtecke mit den Kreuzen stehen für Klöppel, die im Uhrzeigersinn laufen, und die weißen Rechtecke stehen für leere Plätze.
  • Selbstverständlich können auch andere Belegungsverhältnisse der Klöppel gewählt werden, und Figs. 2 und 3 dienen lediglich zur beispielhaften Erläuterung.
  • Erfindungsgemäß geflochtene Faserverbund-Halbzeuge bestehen folglich aus einer Vielzahl von schichtweise abgelegten unidirektionalen Einzellagen, wobei jede Einzellage eingeflochtene, zumindest teilweise aus Thermoplastfäden bestehende Stützfäden aufweist. Werden als Stützfäden beispielsweise Grilon®-Fäden verwendet, die eine Schmelztemperatur von ca. 85 °C haben, lösen sich diese beim Infiltrieren des Geflechtes im Matrixsystem auf. Daneben können auch Stützfäden bzw. Stützfädenzusammensetzungen verwendet werden, die sich beim Infiltrieren des Geflechtes nur teilweise auflösen.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen von Faserverbund-Halbzeugen mittels Rundflechttechnik, wobei
    ein Flechtkern (1) mit Flechtfäden (4a,4b) beflochten wird, die über konzentrisch um den Flechtkern (1) in unterschiedliche Richtung umlaufende Klöppel (5a, 5b) abgespult werden,
    die Klöppel (5a) einer Umlaufrichtung mit Verstärkungsfäden (4a) und die Klöppel (5b) der entgegengesetzten Laufrichtung zumindest teilweise mit Stützfäden (4b) bestückt sind, und
    die Stützfäden (4b) zumindest teilweise aus Thermoplastfäden bestehen, deren Schmelztemperatur im Bereich der Infiltrationstemperatur liegt, so dass die Stützfäden (4b) beim Infiltrieren des Geflechts mit einem Matrixsystem zumindest teilweise schmelzen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfäden (4a) durch die Stützfäden (4b) in Postition gehalten werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flechtkern (1) mehrmals beflochten wird, wobei jeweils unidirektionale Einzellagen auf dem Flechtkern (1) abgelegt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ablegen einer weiteren Einzellage die zuvor abgelegte Einzellage durch Schmelzen der Thermoplastfäden fixiert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der in einer Richtung umlaufenden Klöppel ungleich der Anzahl der in gegengesetzter Richtung umlaufenden Klöppel ist.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verstärkungsfäden (4a) Kohle-, Glas-, Aramid-, und/oder Kevlarfasem verwendet werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfäden (4b) zumindest teilweise aus Grilon®-Fäden bestehen.
  8. Geflochtenes Faserverbund-Halbzeug, hergestellt mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 - 7, bestehend aus einer Vielzahl von schichtweise abgelegten unidirektionalen Einzellagen, wobei jede Einzellage Verstärkungsfäden (4a) und eingeflochtene, zumindest teilweise aus Thermoplastäden bestehende Stützfäden (4b) aufweist, wobei die Stützfäden (4b) beim Infiltrieren des Geflechtes in einem Matrixsystem zumindest teilweise schmelzbar sind.
  9. Geflochtenes Faserverbund-Halbzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfäden (4b) zumindest teilweise aus Grifon®-Fäden bestehen.
EP05733313A 2004-04-06 2005-04-06 Verfahren zum herstellen von faserverbund-halbzeugen mittels rundflechttechnik Expired - Lifetime EP1738005B1 (de)

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US (1) US7581479B2 (de)
EP (1) EP1738005B1 (de)
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AT (1) ATE422573T1 (de)
DE (2) DE102004017311B4 (de)
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